Progreso da investigación deFotodetector de InGaAs
Co crecemento exponencial do volume de transmisión de datos de comunicación, a tecnoloxía de interconexión óptica substituíu a tecnoloxía tradicional de interconexión eléctrica e converteuse na tecnoloxía principal para a transmisión de alta velocidade e baixa perda a media e longa distancia. Como compoñente central do receptor óptico, ofotodetectorten requisitos cada vez maiores para o seu rendemento de alta velocidade. Entre eles, o fotodetector acoplado a guía de ondas é de tamaño pequeno, ten un ancho de banda elevado e é doado de integrar no chip con outros dispositivos optoelectrónicos, o que constitúe o foco de investigación da fotodetección de alta velocidade e son os fotodetectores máis representativos na banda de comunicación do infravermello próximo.
O InGaAs é un dos materiais ideais para acadar altas velocidades efotodetectores de alta respostaEn 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, o que permite a detección de sinais ópticos de diferentes lonxitudes de onda. Entre eles, o In0.53Ga0.47As combínase perfectamente coa rede de substrato de InP e ten un coeficiente de absorción de luz moi alto na banda de comunicación óptica. É o máis utilizado na preparación de fotodetectores e tamén ten o rendemento de corrente escura e resposta máis destacado. En segundo lugar, tanto os materiais InGaAs como os InP teñen velocidades de deriva de electróns relativamente altas, sendo ambas as velocidades de deriva de electróns saturadas aproximadamente de 1 × 10⁷ cm/s. Mentres tanto, baixo campos eléctricos específicos, os materiais InGaAs e InP presentan efectos de sobrepaso da velocidade dos electróns, alcanzando as súas velocidades de sobrepaso de 4 × 10⁷ cm/s e 6 × 10⁷ cm/s respectivamente. Isto facilita acadar unha maior anchura de banda de cruce. Na actualidade, os fotodetectores de InGaAs son os fotodetectores máis comúns para a comunicación óptica. Tamén se desenvolveron detectores de incidentes superficiais de menor tamaño, de retroincidencia e de gran ancho de banda, utilizados principalmente en aplicacións como alta velocidade e alta saturación.
Non obstante, debido ás limitacións dos seus métodos de acoplamento, os detectores de incidentes superficiais son difíciles de integrar con outros dispositivos optoelectrónicos. Polo tanto, coa crecente demanda 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 eles, os módulos de fotodetectores comerciais de InGaAs de 70 GHz e 110 GHz case todos adoptan estruturas de acoplamento a guías de onda. Segundo a diferenza nos materiais do substrato, os fotodetectores de InGaAs acoplados a guías de onda pódense clasificar principalmente en dous tipos: baseados en INP e baseados en Si. O material epitaxial nos substratos de InP ten alta calidade e é máis axeitado para a fabricación de dispositivos de alto rendemento. Non obstante, para os materiais do grupo III-V cultivados ou unidos en substratos de Si, debido a varias discrepancias entre os materiais de InGaAs e os substratos de Si, a calidade do material ou da interface é relativamente deficiente e aínda hai un marxe considerable de mellora no rendemento dos dispositivos.
O dispositivo emprega InGaAsP en lugar de InP como material da rexión de esgotamento. Aínda que reduce a velocidade de deriva de saturación dos electróns ata certo punto, mellora o acoplamento da luz incidente desde a guía de ondas á rexión de absorción. Ao mesmo tempo, elimínase a capa de contacto de tipo N de InGaAsP e fórmase un pequeno oco a cada lado da superficie de tipo P, o que mellora eficazmente a restrición no campo luminoso. Isto favorece que o dispositivo alcance unha maior capacidade de resposta.
Data de publicación: 28 de xullo de 2025