Yüksek hızlı fotodedektörler, InGaAs fotodedektörleri ile tanıtılmaktadır.

Yüksek hızlı fotodedektörler şu şekilde tanıtılıyor:InGaAs fotodedektörleri

Yüksek hızlı fotodedektörlerOptik iletişim alanında başlıca III-V InGaAs fotodedektörleri ve IV tam Si ve Ge/Si fotodedektörleriİlki, uzun süredir baskın olan geleneksel yakın kızılötesi dedektördür; ikincisi ise silikon optik teknolojisine dayanarak yükselen bir yıldız haline gelmiş ve son yıllarda uluslararası optoelektronik araştırma alanında önemli bir odak noktası olmuştur. Buna ek olarak, perovskit, organik ve iki boyutlu malzemelere dayalı yeni dedektörler, kolay işleme, iyi esneklik ve ayarlanabilir özellikler gibi avantajları nedeniyle hızla gelişmektedir. Bu yeni dedektörler ile geleneksel inorganik fotodedektörler arasında malzeme özellikleri ve üretim süreçleri açısından önemli farklılıklar vardır. Perovskit dedektörler mükemmel ışık emme özelliklerine ve verimli yük taşıma kapasitesine sahiptir; organik malzeme dedektörleri düşük maliyetleri ve esnek elektronları nedeniyle yaygın olarak kullanılır; iki boyutlu malzeme dedektörleri ise benzersiz fiziksel özellikleri ve yüksek taşıyıcı hareketliliği nedeniyle büyük ilgi görmektedir. Bununla birlikte, InGaAs ve Si/Ge dedektörleriyle karşılaştırıldığında, yeni dedektörlerin uzun vadeli kararlılık, üretim olgunluğu ve entegrasyon açısından hala geliştirilmesi gerekmektedir.

InGaAs, yüksek hızlı ve yüksek tepkili fotodedektörlerin gerçekleştirilmesi için ideal malzemelerden biridir. Her şeyden önce, InGaAs doğrudan bant aralıklı bir yarı iletken malzemedir ve bant aralığı genişliği, farklı dalga boylarındaki optik sinyallerin algılanmasını sağlamak için In ve Ga arasındaki oranla düzenlenebilir. Bunlar arasında, In0.53Ga0.47As, InP'nin alt tabaka kafesiyle mükemmel bir şekilde eşleşir ve optik iletişim bandında büyük bir ışık soğurma katsayısına sahiptir; bu nedenle, fotodedektörlerin hazırlanmasında en yaygın olarak kullanılır.fotodedektörlerAyrıca, karanlık akım ve tepki performansı da en iyisidir. İkinci olarak, InGaAs ve InP malzemelerinin her ikisi de yüksek elektron sürüklenme hızına sahiptir ve doygun elektron sürüklenme hızları yaklaşık 1×10⁷ cm/s'dir. Aynı zamanda, InGaAs ve InP malzemeleri belirli bir elektrik alanı altında elektron hızı aşırı yükselme etkisine sahiptir. Aşırı yükselme hızı 4×10⁷ cm/s ve 6×10⁷ cm/s olarak ikiye ayrılabilir, bu da daha büyük bir taşıyıcı zaman sınırlı bant genişliğinin gerçekleştirilmesine elverişlidir. Şu anda, InGaAs fotodedektör optik iletişim için en yaygın fotodedektördür ve piyasada çoğunlukla yüzeyden yansımalı kuplaj yöntemi kullanılmaktadır ve 25 Gbaud/s ve 56 Gbaud/s yüzeyden yansımalı dedektör ürünleri gerçekleştirilmiştir. Daha küçük boyutlu, arka yansımalı ve geniş bant genişliğine sahip yüzeyden yansımalı dedektörler de geliştirilmiştir ve bunlar esas olarak yüksek hız ve yüksek doygunluk uygulamaları için uygundur. Ancak, yüzeyden gelen ışınım probunun bağlantı moduyla sınırlı olması ve diğer optoelektronik cihazlarla entegre edilmesinin zor olması bu durumu desteklemektedir. Bu nedenle, optoelektronik entegrasyon gereksinimlerinin gelişmesiyle birlikte, mükemmel performansa sahip ve entegrasyona uygun dalga kılavuzu bağlantılı InGaAs fotodedektörler giderek araştırma odağı haline gelmiştir; bunlar arasında ticari 70 GHz ve 110 GHz InGaAs fotoprob modüllerinin neredeyse tamamı dalga kılavuzu bağlantılı yapılar kullanmaktadır. Farklı alt tabaka malzemelerine göre, dalga kılavuzu bağlantılı InGaAs fotoelektrik probu iki kategoriye ayrılabilir: InP ve Si. InP alt tabaka üzerindeki epitaksiyel malzeme yüksek kalitededir ve yüksek performanslı cihazların hazırlanması için daha uygundur. Bununla birlikte, III-V malzemeleri, InGaAs malzemeleri ve Si alt tabakalar üzerinde yetiştirilen veya bağlanan Si alt tabakalar arasındaki çeşitli uyumsuzluklar, nispeten düşük malzeme veya arayüz kalitesine yol açmakta ve cihazın performansı hala büyük ölçüde geliştirilmeye ihtiyaç duymaktadır.