EnkondukiInGaAs-fotodetektilo
InGaAs estas unu el la idealaj materialoj por atingi alt-respondan kajaltrapida fotodetektiloUnue, InGaAs estas duonkondukta materialo kun rekta bendbreĉa larĝo, kaj ĝia bendbreĉa larĝo povas esti reguligita per la proporcio inter In kaj Ga, ebligante la detekton de optikaj signaloj de malsamaj ondolongoj. Inter ili, In0.53Ga0.47As perfekte kongruas kun la InP-substrata krado kaj havas tre altan lum-absorban koeficienton en la optika komunikada bendo. Ĝi estas la plej vaste uzata en la preparado defotodetektilokaj ankaŭ havas la plej elstaran malluman kurenton kaj respondeman rendimenton. Due, kaj InGaAs kaj InP-materialoj havas relative altajn elektronajn drivrapidojn, kun iliaj saturitaj elektronaj drivrapidoj ambaŭ proksimume 1×10⁷ cm/s. Dume, sub specifaj elektraj kampoj, InGaAs kaj InP-materialoj montras elektronrapidajn superŝovajn efikojn, kun iliaj superŝovaj rapidoj atingantaj 4×10⁷ cm/s kaj 6×10⁷ cm/s respektive. Tio favoras atingi pli altan transiran bendlarĝon. Nuntempe, InGaAs-fotodetektiloj estas la plej ĉefaj fotodetektiloj por optika komunikado. En la merkato, la surfac-incida kuplado estas la plej ofta. Surfac-incidaj detektilaj produktoj kun 25 Gaud/s kaj 56 Gaud/s jam povas esti amasproduktitaj. Pli malgrandaj, malantaŭ-incidaj kaj alt-bendlarĝaj surfac-incidaj detektiloj ankaŭ estis evoluigitaj, ĉefe por aplikoj kiel alta rapideco kaj alta saturiĝo. Tamen, pro la limigoj de iliaj kuplaj metodoj, surfac-incidaj detektiloj malfacilas integri kun aliaj optoelektronikaj aparatoj. Tial, kun la kreskanta postulo je optoelektronika integriĝo, ondgvidist-kuplitaj InGaAs-fotodetektiloj kun bonega funkciado kaj taŭgaj por integriĝo iom post iom fariĝis fokuso de esplorado. Inter ili, komercaj InGaAs-fotodetektilaj moduloj de 70GHz kaj 110GHz preskaŭ ĉiuj adoptas ondgvidist-kuplajn strukturojn. Laŭ la diferenco en la substrataj materialoj, ondgvidist-kuplitaj InGaAs-fotodetektiloj povas esti ĉefe klasifikitaj en du tipojn: INP-bazitaj kaj Si-bazitaj. La epitaksia materialo sur InP-substratoj havas altan kvaliton kaj estas pli taŭga por la fabrikado de alt-efikecaj aparatoj. Tamen, por III-V-grupaj materialoj kreskigitaj aŭ ligitaj sur Si-substratoj, pro diversaj misagordoj inter InGaAs-materialoj kaj Si-substratoj, la materiala aŭ interfaca kvalito estas relative malbona, kaj ankoraŭ ekzistas konsiderinda spaco por plibonigo en la funkciado de la aparatoj.
La stabileco de fotodetektilo en diversaj aplikaj medioj, precipe sub ekstremaj kondiĉoj, estas ankaŭ unu el la ŝlosilaj faktoroj en praktikaj aplikoj. En la lastaj jaroj, novaj specoj de detektiloj kiel perovskito, organikaj kaj dudimensiaj materialoj, kiuj altiris multan atenton, ankoraŭ alfrontas multajn defiojn rilate al longdaŭra stabileco pro la fakto, ke la materialoj mem estas facile influataj de mediaj faktoroj. Dume, la integriĝa procezo de novaj materialoj ankoraŭ ne estas matura, kaj plia esplorado ankoraŭ necesas por grandskala produktado kaj konstanteco de funkciado.
Kvankam la enkonduko de induktiloj povas efike pliigi la bendlarĝon de aparatoj nuntempe, ĝi ne estas populara en ciferecaj optikaj komunikaj sistemoj. Tial, kiel eviti negativajn efikojn por plu redukti la parazitajn RC-parametrojn de la aparato estas unu el la esplordirektoj de altrapidaj fotodetektiloj. Due, ĉar la bendlarĝo de ondgvidist-kuplitaj fotodetektiloj daŭre pliiĝas, la limo inter bendlarĝo kaj respondemo denove komencas aperi. Kvankam Ge/Si fotodetektiloj kaj InGaAs fotodetektiloj kun 3dB bendlarĝo superanta 200GHz estis raportitaj, iliaj respondemoj ne estas kontentigaj. Kiel pliigi bendlarĝon konservante bonan respondemon estas grava esplortemo, kiu povas postuli la enkondukon de novaj procez-kongruaj materialoj (alta movebleco kaj alta sorba koeficiento) aŭ novajn altrapidajn aparatajn strukturojn por solvi. Krome, dum la aparata bendlarĝo pliiĝas, la aplikaj scenaroj de detektiloj en mikroondaj fotonaj ligiloj iom post iom pliiĝos. Male al la malgranda optika potenca incidenco kaj alt-sentema detekto en optika komunikado, ĉi tiu scenaro, surbaze de alta bendlarĝo, havas altan saturiĝan potencan postulon por alt-potenca incidenco. Tamen, aparatoj kun granda bendolarĝo kutime adoptas malgrandajn strukturojn, do ne facile fabriki altrapidajn kaj alt-saturiĝpotencajn fotodetektilojn, kaj pliaj novigoj povus esti necesaj en la ekstraktado de portantoj kaj varmodisradiado de la aparatoj. Fine, redukti la malhelan kurenton de altrapidaj detektiloj restas problemo, kiun fotodetektiloj kun misagordo de la latoj devas solvi. La malhela kurento ĉefe rilatas al la kristala kvalito kaj surfaca stato de la materialo. Tial, ŝlosilaj procezoj kiel altkvalita heteroepitaksio aŭ ligado sub sistemoj kun misagordo de la latoj postulas pli da esplorado kaj investado.
Afiŝtempo: 20-a de aŭgusto 2025