TanıtmakInGaAs fotodedektörü
InGaAs, yüksek tepkili veyüksek hızlı fotodedektörÖncelikle, InGaAs doğrudan bant aralığına sahip bir yarı iletken malzemedir ve bant aralığı genişliği In ve Ga arasındaki oran ile düzenlenebilir, bu da farklı dalga boylarındaki optik sinyallerin algılanmasını sağlar. Bunlar arasında In0.53Ga0.47As, InP alt tabaka kafesiyle mükemmel bir şekilde uyumludur ve optik iletişim bandında çok yüksek bir ışık emilim katsayısına sahiptir. En yaygın olarak şu malzemelerin hazırlanmasında kullanılır:fotodedektörve ayrıca en üstün karanlık akım ve duyarlılık performansına sahiptir. İkinci olarak, hem InGaAs hem de InP malzemeleri nispeten yüksek elektron sürüklenme hızlarına sahiptir ve doymuş elektron sürüklenme hızları her ikisi de yaklaşık olarak 1×107cm/s'dir. Bu arada, belirli elektrik alanları altında, InGaAs ve InP malzemeleri elektron hızı aşma etkileri sergiler ve aşma hızları sırasıyla 4×107cm/s ve 6×107cm/s'ye ulaşır. Bu, daha yüksek bir geçiş bant genişliği elde etmeye elverişlidir. Şu anda, InGaAs fotodedektörleri optik iletişim için en yaygın fotodedektördür. Piyasada, yüzey-olay kuplaj yöntemi en yaygın olanıdır. 25 Gaud/s ve 56 Gaud/s'lik yüzey-olay dedektörü ürünleri halihazırda seri üretilebilir. Daha küçük boyutlu, geri olay ve yüksek bant genişliğine sahip yüzey olay dedektörleri de, özellikle yüksek hız ve yüksek doygunluk gibi uygulamalar için geliştirilmiştir. Ancak, kuplaj yöntemlerinin sınırlamaları nedeniyle, yüzey olay dedektörlerinin diğer optoelektronik cihazlarla entegre edilmesi zordur. Bu nedenle, optoelektronik entegrasyona olan talebin artmasıyla birlikte, mükemmel performansa sahip ve entegrasyona uygun dalga kılavuzu kuplajlı InGaAs fotodedektörleri giderek araştırmanın odak noktası haline gelmiştir. Bunlar arasında, 70GHz ve 110GHz'lik ticari InGaAs fotodedektör modüllerinin neredeyse tamamı dalga kılavuzu kuplaj yapılarını benimsemiştir. Alt tabaka malzemelerindeki farka göre, dalga kılavuzu kuplajlı InGaAs fotodedektörleri esas olarak iki türe ayrılabilir: INP bazlı ve Si bazlı. InP alt tabakalar üzerindeki epitaksiyel malzeme yüksek kaliteye sahiptir ve yüksek performanslı cihazların üretimi için daha uygundur. Ancak, Si alt tabakalar üzerinde büyütülen veya yapıştırılan III-V grubu malzemeler için, InGaAs malzemeleri ve Si alt tabakalar arasındaki çeşitli uyumsuzluklar nedeniyle, malzeme veya arayüz kalitesi nispeten düşüktür ve cihazların performansında hala önemli ölçüde iyileştirme alanı vardır.
Fotodedektörün çeşitli uygulama ortamlarında, özellikle de zorlu koşullarda kararlılığı, pratik uygulamalardaki temel faktörlerden biridir. Son yıllarda büyük ilgi gören perovskit, organik ve iki boyutlu malzemeler gibi yeni dedektör tipleri, malzemelerin çevresel faktörlerden kolayca etkilenmesi nedeniyle uzun vadeli kararlılık açısından hala birçok zorlukla karşı karşıyadır. Bu arada, yeni malzemelerin entegrasyon süreci henüz olgunlaşmamış olup, büyük ölçekli üretim ve performans tutarlılığı için daha fazla araştırmaya ihtiyaç duyulmaktadır.
İndüktörlerin kullanımı, cihazların bant genişliğini etkili bir şekilde artırsa da, dijital optik haberleşme sistemlerinde popüler değildir. Bu nedenle, cihazın parazitik RC parametrelerini daha da azaltmak için olumsuz etkilerden nasıl kaçınılacağı, yüksek hızlı fotodedektörün araştırma yönlerinden biridir. İkinci olarak, dalga kılavuzuna bağlı fotodetektörlerin bant genişliği artmaya devam ettikçe, bant genişliği ve duyarlılık arasındaki kısıtlama tekrar ortaya çıkmaya başlar. 200 GHz'i aşan 3 dB bant genişliğine sahip Ge/Si fotodetektörler ve InGaAs fotodetektörler bildirilmiş olsa da, duyarlılıkları tatmin edici değildir. İyi bir duyarlılık korunurken bant genişliğinin nasıl artırılacağı, yeni süreç uyumlu malzemelerin (yüksek hareketlilik ve yüksek soğurma katsayısı) veya yeni yüksek hızlı cihaz yapılarının geliştirilmesini gerektirebilecek önemli bir araştırma konusudur. Ayrıca, cihaz bant genişliği arttıkça, mikrodalga fotonik bağlantılarda dedektörlerin uygulama senaryoları giderek artacaktır. Optik iletişimdeki düşük optik güç olayı ve yüksek hassasiyetli algılamanın aksine, bu senaryo, yüksek bant genişliğine dayalı olarak, yüksek güçlü olay için yüksek doygunlukta bir güç talebine sahiptir. Ancak, yüksek bant genişliğine sahip cihazlar genellikle küçük boyutlu yapılar kullandığından, yüksek hızlı ve yüksek doygunlukta güçlü fotodedektörlerin üretimi kolay değildir ve cihazların taşıyıcı çıkarımı ve ısı dağılımında daha fazla inovasyona ihtiyaç duyulabilir. Son olarak, yüksek hızlı dedektörlerin karanlık akımını azaltmak, kafes uyumsuzluğuna sahip fotodedektörlerin çözmesi gereken bir sorun olmaya devam etmektedir. Karanlık akım esas olarak malzemenin kristal kalitesi ve yüzey durumu ile ilgilidir. Bu nedenle, yüksek kaliteli heteroepitaksi veya kafes uyumsuzluğu sistemleri altında bağlanma gibi temel süreçler daha fazla araştırma ve yatırım gerektirmektedir.
Gönderi zamanı: 20 Ağustos 2025