Os fotodetectores de alta velocidade son introducidos polos fotodetectores InGaAs

Os fotodetectores de alta velocidade son introducidos porFotodetectores InGaAs

Fotodetectores de alta velocidadeno campo da comunicación óptica inclúen principalmente fotodetectores III-V InGaAs e IV full Si e Ge/Si fotodetectores. O primeiro é un detector de infravermellos próximos tradicional, que foi dominante durante moito tempo, mentres que o segundo depende da tecnoloxía óptica de silicio para converterse nunha estrela en ascenso, e é un punto quente no campo da investigación optoelectrónica internacional nos últimos anos. Ademais, novos detectores baseados en perovskita, materiais orgánicos e bidimensionais están a desenvolverse rapidamente debido ás vantaxes do fácil procesamento, unha boa flexibilidade e propiedades sintonizables. 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 eficiente de transporte de carga, os detectores de materiais orgánicos úsanse amplamente polo seu baixo custo e os seus electróns flexibles, e os detectores de materiais bidimensionais chamaron moita atención debido ás súas propiedades físicas únicas e á alta mobilidade do portador. Non obstante, en comparación cos detectores InGaAs e Si/Ge, os novos detectores aínda deben mellorarse en termos de estabilidade a longo prazo, madurez de fabricación e integración.

InGaAs é un dos materiais ideais para a realización de fotodetectores de alta velocidade e alta resposta. En primeiro lugar, InGaAs é un material semicondutor de banda prohibida directa, e o seu ancho de banda prohibida pode regularse pola relación entre In e Ga para conseguir a detección de sinais ópticos de diferentes lonxitudes de onda. Entre eles, In0.53Ga0.47As combina perfectamente coa rede de substrato de InP, e ten un gran coeficiente de absorción de luz na banda de comunicación óptica, que é a máis utilizada na preparación defotodetectores, e a corrente escura e o rendemento da capacidade de resposta tamén son os mellores. En segundo lugar, os materiais InGaAs e InP teñen unha alta velocidade de deriva electrónica e a súa velocidade de deriva electrónica saturada é de aproximadamente 1 × 107 cm/s. Ao mesmo tempo, os materiais InGaAs e InP teñen un efecto de superación da velocidade dos electróns baixo un campo eléctrico específico. A velocidade de superación pódese dividir en 4 × 107 cm/s e 6 × 107 cm/s, o que é propicio para conseguir un ancho de banda maior de portadora limitado no tempo. Actualmente, o fotodetector InGaAs é o fotodetector máis común para a comunicación óptica, e o método de acoplamento de incidencia de superficie utilízase principalmente no mercado, e realizáronse os produtos detectores de incidencia de superficie de 25 Gbaud/s e 56 Gbaud/s. Tamén se desenvolveron detectores de menor tamaño, incidencia traseira e gran ancho de banda de incidencia de superficie, que son principalmente axeitados para aplicacións de alta velocidade e alta saturación. Non obstante, a sonda incidente de superficie 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 InGaAs acoplados con guía de ondas con excelente rendemento e axeitados para a integración convertéronse gradualmente no foco da investigación, entre os que os módulos de fotosondas InGaAs comerciais de 70 GHz e 110 GHz case todos utilizan estruturas acopladas de guía de ondas. Segundo os diferentes materiais do substrato, a sonda fotoeléctrica InGaAs de acoplamento da guía de ondas pódese dividir en dúas categorías: InP e Si. O material epitaxial no substrato InP ten alta calidade e é máis axeitado para a preparación de dispositivos de alto rendemento. Non obstante, varios desaxustes entre os materiais III-V, os materiais InGaAs e os substratos de Si cultivados ou unidos a substratos de Si levan a unha calidade relativamente pobre do material ou da interface, e o rendemento do dispositivo aínda ten unha gran marxe de mellora.