CyflwynoFfotosynhwyrydd InGaAs
Mae InGaAs yn un o'r deunyddiau delfrydol ar gyfer cyflawni ymateb uchel affotosynhwyrydd cyflymder uchelYn gyntaf, mae InGaAs yn ddeunydd lled-ddargludyddion bandgap uniongyrchol, a gellir rheoleiddio lled ei fandgap gan y gymhareb rhwng In a Ga, gan alluogi canfod signalau optegol o donfeddi gwahanol. Yn eu plith, mae In0.53Ga0.47As yn cyd-fynd yn berffaith â'r dellt swbstrad InP ac mae ganddo gyfernod amsugno golau uchel iawn yn y band cyfathrebu optegol. Dyma'r un a ddefnyddir fwyaf eang wrth baratoiffotosynhwyryddac mae ganddo hefyd y perfformiad cerrynt tywyll ac ymatebolrwydd mwyaf rhagorol. Yn ail, mae gan ddeunyddiau InGaAs ac InP gyflymderau drifft electronau cymharol uchel, gyda'u cyflymderau drifft electronau dirlawn ill dau tua 1 × 10 7 cm / s. Yn y cyfamser, o dan feysydd trydanol penodol, mae deunyddiau InGaAs ac InP yn arddangos effeithiau gor-satio cyflymder electronau, gyda'u cyflymderau gor-satio yn cyrraedd 4 × 10 7 cm / s a 6 × 10 7 cm / s yn y drefn honno. Mae'n ffafriol i gyflawni lled band croesi uwch. Ar hyn o bryd, ffotosynhwyryddion InGaAs yw'r ffotosynhwyrydd mwyaf prif ffrwd ar gyfer cyfathrebu optegol. Yn y farchnad, y dull cyplu digwyddiad arwyneb yw'r mwyaf cyffredin. Gellir cynhyrchu cynhyrchion synhwyrydd digwyddiad arwyneb gyda 25 Gaud / s a 56 Gaud / s eisoes. Mae synwyryddion digwyddiad arwyneb llai o faint, digwyddiad cefn, a lled band uchel hefyd wedi'u datblygu, yn bennaf ar gyfer cymwysiadau megis cyflymder uchel a dirlawnder uchel. Fodd bynnag, oherwydd cyfyngiadau eu dulliau cyplu, mae synwyryddion digwyddiad arwyneb yn anodd eu hintegreiddio â dyfeisiau optoelectronig eraill. Felly, gyda'r galw cynyddol am integreiddio optoelectronig, mae ffotosynhwyryddion InGaAs cyplu tonnau gyda pherfformiad rhagorol ac sy'n addas ar gyfer integreiddio wedi dod yn ffocws ymchwil yn raddol. Yn eu plith, mae modiwlau ffotosynhwyrydd InGaAs masnachol o 70GHz a 110GHz bron i gyd yn mabwysiadu strwythurau cyplu tonnau. Yn ôl y gwahaniaeth mewn deunyddiau swbstrad, gellir dosbarthu ffotosynhwyryddion InGaAs cyplu tonnau yn bennaf yn ddau fath: seiliedig ar INP a seiliedig ar Si. Mae gan y deunydd epitacsial ar swbstradau InP ansawdd uchel ac mae'n fwy addas ar gyfer cynhyrchu dyfeisiau perfformiad uchel. Fodd bynnag, ar gyfer deunyddiau grŵp III-V a dyfir neu a fondir ar swbstradau Si, oherwydd amrywiol anghydweddiadau rhwng deunyddiau InGaAs a swbstradau Si, mae ansawdd y deunydd neu'r rhyngwyneb yn gymharol wael, ac mae lle sylweddol i wella perfformiad y dyfeisiau o hyd.
Mae sefydlogrwydd ffotosynhwyrydd mewn amrywiol amgylcheddau cymhwysiad, yn enwedig o dan amodau eithafol, hefyd yn un o'r ffactorau allweddol mewn cymwysiadau ymarferol. Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae mathau newydd o synwyryddion fel perovskite, deunyddiau organig a dau ddimensiwn, sydd wedi denu llawer o sylw, yn dal i wynebu llawer o heriau o ran sefydlogrwydd hirdymor oherwydd y ffaith bod y deunyddiau eu hunain yn cael eu heffeithio'n hawdd gan ffactorau amgylcheddol. Yn y cyfamser, nid yw'r broses integreiddio deunyddiau newydd wedi aeddfedu eto, ac mae angen archwilio pellach o hyd ar gyfer cynhyrchu ar raddfa fawr a chysondeb perfformiad.
Er y gall cyflwyno anwythyddion gynyddu lled band dyfeisiau yn effeithiol ar hyn o bryd, nid yw'n boblogaidd mewn systemau cyfathrebu optegol digidol. Felly, sut i osgoi effeithiau negyddol i leihau paramedrau RC parasitig y ddyfais ymhellach yw un o gyfeiriadau ymchwil ffotosynhwyrydd cyflymder uchel. Yn ail, wrth i led band ffotosynhwyrydd cyplysu tonfeddi barhau i gynyddu, mae'r cyfyngiad rhwng lled band ac ymatebolrwydd yn dechrau dod i'r amlwg eto. Er bod ffotosynhwyrydd Ge/Si a ffotosynhwyrydd InGaAs gyda lled band 3dB sy'n fwy na 200GHz wedi'u hadrodd, nid yw eu hymatebolrwydd yn foddhaol. Mae sut i gynyddu lled band wrth gynnal ymatebolrwydd da yn bwnc ymchwil pwysig, a allai olygu bod angen cyflwyno deunyddiau newydd sy'n gydnaws â phrosesau (symudedd uchel a chyfernod amsugno uchel) neu strwythurau dyfeisiau cyflymder uchel newydd i'w datrys. Yn ogystal, wrth i led band y ddyfais gynyddu, bydd senarios cymhwyso synwyryddion mewn cysylltiadau ffotonig microdon yn cynyddu'n raddol. Yn wahanol i'r digwyddiad pŵer optegol bach a chanfod sensitifrwydd uchel mewn cyfathrebu optegol, mae gan y senario hwn, ar sail lled band uchel, alw pŵer dirlawnder uchel ar gyfer digwyddiad pŵer uchel. Fodd bynnag, mae dyfeisiau lled band uchel fel arfer yn mabwysiadu strwythurau bach eu maint, felly nid yw'n hawdd cynhyrchu ffotosynhwyryddion cyflymder uchel a phŵer dirlawnder uchel, ac efallai y bydd angen arloesiadau pellach yn y broses o echdynnu cludwyr a gwasgaru gwres y dyfeisiau. Yn olaf, mae lleihau cerrynt tywyll synwyryddion cyflymder uchel yn parhau i fod yn broblem y mae angen i ffotosynhwyryddion â chamgymariad dellt ei datrys. Mae cerrynt tywyll yn gysylltiedig yn bennaf ag ansawdd y grisial a chyflwr arwyneb y deunydd. Felly, mae prosesau allweddol fel heteroepitacseg o ansawdd uchel neu fondio o dan systemau camgymariad dellt yn gofyn am fwy o ymchwil a buddsoddiad.
Amser postio: Awst-20-2025