Os fotodetectores de alta velocidade foron introducidos porFotodetectores de InGaAs
Fotodetectores de alta velocidadeNo campo da comunicación óptica inclúense principalmente fotodetectores III-V de InGaAs e IV completos de Si e Ge/Fotodetectores de SiO primeiro é un detector tradicional de infravermellos próximos, que foi dominante durante moito tempo, mentres que o segundo baséase na tecnoloxía óptica de silicio para converterse nunha estrela emerxente e é un punto candente no campo da investigación optoelectrónica internacional nos últimos anos. Ademais, os novos detectores baseados en perovskita, materiais orgánicos e bidimensionais están a desenvolverse rapidamente debido ás vantaxes do seu procesamento sinxelo, boa flexibilidade e propiedades axustables. Existen diferenzas significativas entre estes novos detectores e os fotodetectores inorgánicos tradicionais nas propiedades dos materiais e nos procesos de fabricación. Os detectores de perovskita teñen excelentes características de absorción de luz e unha capacidade de transporte de carga eficiente, os detectores de materiais orgánicos úsanse amplamente polo seu baixo custo e electróns flexibles, e os detectores de materiais bidimensionais chamaron moita atención debido ás súas propiedades físicas únicas e alta mobilidade dos portadores. Non obstante, en comparación cos detectores de InGaAs e Si/Ge, os novos detectores aínda necesitan mellorar en termos de estabilidade a longo prazo, madurez de fabricación e integración.
O InGaAs é un dos materiais ideais para a realización de fotodetectores de alta velocidade e alta resposta. En primeiro lugar, o InGaAs é un material semicondutor de banda prohibida directa, e a súa anchura de banda prohibida pode regularse mediante a relación entre o In e o Ga para lograr a detección de sinais ópticos de diferentes lonxitudes de onda. Entre eles, o In0.53Ga0.47As combínase perfectamente coa rede de substrato do InP e ten un gran coeficiente de absorción de luz na banda de comunicación óptica, que é a máis utilizada na preparación defotodetectores, e o rendemento da corrente escura e a capacidade de resposta tamén son os mellores. En segundo lugar, os materiais InGaAs e InP teñen unha alta velocidade de deriva de electróns, e a súa velocidade de deriva de electróns saturada é de aproximadamente 1 × 10⁷ cm/s. Ao mesmo tempo, os materiais InGaAs e InP teñen un efecto de sobreimpulso da velocidade dos electróns baixo un campo eléctrico específico. A velocidade de sobreimpulso pódese dividir en 4 × 10⁷ cm/s e 6 × 10⁷ cm/s, o que favorece a consecución dun maior ancho de banda limitado no tempo da portadora. Na actualidade, o fotodetector de InGaAs é o fotodetector máis común para a comunicación óptica, e o método de acoplamento de incidencia superficial úsase principalmente no mercado, e realizáronse produtos de detectores de incidencia superficial de 25 Gbaudios e 56 Gbaudios. Tamén se desenvolveron detectores de incidencia superficial de menor tamaño, incidencia traseira e gran ancho de banda, que son principalmente axeitados para aplicacións de alta velocidade e alta saturación. Non obstante, a sonda de incidencia superficial está limitada polo seu modo de acoplamento e é difícil de integrar con outros dispositivos optoelectrónicos. Polo tanto, coa mellora dos requisitos de integración optoelectrónica, os fotodetectores de InGaAs acoplados a guías de onda con excelente rendemento e axeitados para a integración convertéronse gradualmente no foco de investigación, entre os cales os módulos comerciais de fotosondas de InGaAs de 70 GHz e 110 GHz utilizan case todos estruturas acopladas a guías de onda. Segundo os diferentes materiais do substrato, a sonda fotoeléctrica de InGaAs de acoplamento a guías de onda pódese dividir en dúas categorías: InP e Si. O material epitaxial no substrato de InP ten alta calidade e é máis axeitado para a preparación de dispositivos de alto rendemento. Non obstante, varias discrepancias entre os materiais III-V, os materiais de InGaAs e os substratos de Si cultivados ou unidos sobre substratos de Si levan a unha calidade relativamente deficiente do material ou da interface, e o rendemento do dispositivo aínda ten un gran marxe de mellora.
Data de publicación: 31 de decembro de 2024