Los fotodetectores de alta velocidad son introducidos porFotodetectores de InGaAs
Fotodetectores de alta velocidadEn el campo de las comunicaciones ópticas se incluyen principalmente fotodetectores III-V InGaAs y IV Si y Ge/Fotodetectores de silicioEl primero es un detector tradicional de infrarrojo cercano, dominante durante mucho tiempo, mientras que el segundo se basa en la tecnología óptica de silicio, convirtiéndose en una estrella emergente y un punto de interés en la investigación optoelectrónica internacional en los últimos años. Además, se están desarrollando rápidamente nuevos detectores basados en perovskita, materiales orgánicos y bidimensionales gracias a sus ventajas de fácil procesamiento, buena flexibilidad y propiedades ajustables. Existen diferencias significativas entre estos nuevos detectores y los fotodetectores inorgánicos tradicionales en cuanto a las propiedades de los materiales y los procesos de fabricación. Los detectores de perovskita poseen excelentes características de absorción de luz y una eficiente capacidad de transporte de carga; los detectores de materiales orgánicos se utilizan ampliamente por su bajo coste y la flexibilidad de sus electrones; y los detectores de materiales bidimensionales han atraído mucha atención gracias a sus propiedades físicas únicas y alta movilidad de portadores. Sin embargo, en comparación con los detectores de InGaAs y Si/Ge, los nuevos detectores aún deben mejorarse en términos de estabilidad a largo plazo, madurez de fabricación e integración.
El InGaAs es uno de los materiales ideales para la fabricación de fotodetectores de alta velocidad y alta respuesta. En primer lugar, el InGaAs es un material semiconductor de banda prohibida directa, cuyo ancho puede regularse mediante la relación entre In y Ga para detectar señales ópticas de diferentes longitudes de onda. Entre ellas, el In0.53Ga0.47As se adapta perfectamente a la red del sustrato de InP y presenta un alto coeficiente de absorción de luz en la banda de comunicación óptica, la más utilizada en la preparación de...fotodetectores, y el rendimiento de la corriente oscura y la capacidad de respuesta también son los mejores. En segundo lugar, los materiales InGaAs e InP tienen una alta velocidad de deriva de electrones, y su velocidad de deriva de electrones saturada es de aproximadamente 1 × 107 cm/s. Al mismo tiempo, los materiales InGaAs e InP tienen un efecto de sobreimpulso de la velocidad de los electrones bajo un campo eléctrico específico. La velocidad de sobreimpulso se puede dividir en 4 × 107 cm/s y 6 × 107 cm/s, lo que conduce a la realización de un mayor ancho de banda de portadora limitado en el tiempo. En la actualidad, el fotodetector InGaAs es el fotodetector más convencional para la comunicación óptica, y el método de acoplamiento de incidencia superficial es el más utilizado en el mercado, y se han realizado los productos de detector de incidencia superficial de 25 Gbaud/s y 56 Gbaud/s. También se han desarrollado detectores de incidencia superficial de tamaño más pequeño, incidencia posterior y gran ancho de banda, que son principalmente adecuados para aplicaciones de alta velocidad y alta saturación. Sin embargo, la sonda incidente en la superficie está limitada por su modo de acoplamiento y es difícil de integrar con otros dispositivos optoelectrónicos. Por lo tanto, con la mejora de los requisitos de integración optoelectrónica, los fotodetectores de InGaAs acoplados a guías de onda con excelente rendimiento y adecuados para la integración se han convertido gradualmente en el foco de la investigación, entre los cuales los módulos de fotosonda de InGaAs comerciales de 70 GHz y 110 GHz utilizan casi todos estructuras acopladas a guías de onda. Según los diferentes materiales de sustrato, la sonda fotoeléctrica de InGaAs con acoplamiento a guías de onda se puede dividir en dos categorías: InP y Si. El material epitaxial sobre sustrato de InP tiene alta calidad y es más adecuado para la preparación de dispositivos de alto rendimiento. Sin embargo, varios desajustes entre los materiales III-V, los materiales de InGaAs y los sustratos de Si cultivados o unidos sobre sustratos de Si dan lugar a una calidad relativamente baja del material o de la interfaz, y el rendimiento del dispositivo aún tiene un gran margen de mejora.
Hora de publicación: 31 de diciembre de 2024