Los fotodetectores de InGaAs introducen fotodetectores de alta velocidad.

Los fotodetectores de alta velocidad son introducidos porFotodetectores de InGaAs

Fotodetectores de alta velocidaden el campo de la comunicación óptica incluyen principalmente fotodetectores III-V InGaAs y IV completo Si y Ge/Fotodetectores de Si. El primero es un detector tradicional de infrarrojo cercano, que ha sido dominante durante mucho tiempo, mientras que el segundo se basa en la tecnología óptica de silicio para convertirse en una estrella en ascenso y es un punto caliente en el campo de la investigación internacional en optoelectrónica en los últimos años. Además, se están desarrollando rápidamente nuevos detectores basados ​​en perovskita, materiales orgánicos y bidimensionales debido a las ventajas de un procesamiento sencillo, buena flexibilidad y propiedades sintonizables. Existen diferencias significativas entre estos nuevos detectores y los fotodetectores inorgánicos tradicionales en las propiedades de los materiales y los procesos de fabricación. Los detectores de perovskita tienen excelentes características de absorción de luz y capacidad eficiente de transporte de carga, los detectores de materiales orgánicos se utilizan ampliamente por su bajo costo y sus electrones flexibles, y los detectores de materiales bidimensionales han atraído mucha atención debido a sus propiedades físicas únicas y su 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.

InGaAs es uno de los materiales ideales para realizar fotodetectores de alta velocidad y alta respuesta. En primer lugar, InGaAs es un material semiconductor de banda prohibida directa, y su ancho de banda prohibida puede regularse mediante la relación entre In y Ga para lograr la detección de señales ópticas de diferentes longitudes de onda. Entre ellos, In0.53Ga0.47As combina perfectamente con la red de sustrato de InP y tiene un gran coeficiente de absorción de luz en la banda de comunicación óptica, que es la más utilizada en la preparación defotodetectores, 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 favorece la obtención de un ancho de banda de tiempo limitado de portadora más grande. En la actualidad, el fotodetector de InGaAs es el fotodetector más utilizado para comunicación óptica, y el método de acoplamiento de incidencia de superficie se utiliza principalmente en el mercado, y se han fabricado productos de detector de incidencia de superficie de 25 Gbaud/s y 56 Gbaud/s. También se han desarrollado detectores de incidencia superficial de menor tamaño, de retroincidencia y de gran ancho de banda, que son principalmente adecuados para aplicaciones de alta velocidad y alta saturación. Sin embargo, la sonda incidente en 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 con guía 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 fotosondas de InGaAs comerciales de 70 GHz y 110 GHz utilizan casi todos estructuras acopladas con guía de onda. Según los diferentes materiales del sustrato, la sonda fotoeléctrica de InGaAs con acoplamiento de guía de ondas se puede dividir en dos categorías: InP y Si. El material epitaxial sobre sustrato 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 conducen a una calidad del material o de la interfaz relativamente deficiente, y el rendimiento del dispositivo todavía tiene un gran margen de mejora.