Se introducen fotodetectores de alta velocidad mediante fotodetectores de InGaAs.

Se introducen fotodetectores de alta velocidad mediantefotodetectores de InGaAs

Fotodetectores de alta velocidaden el campo de la comunicación óptica incluyen principalmente fotodetectores InGaAs III-V y Si y Ge IV completos/fotodetectores de silicioEl primero es un detector de infrarrojo cercano tradicional, 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 clave en el campo de la investigación optoelectrónica internacional en los últimos años. Además, nuevos detectores basados ​​en perovskita, materiales orgánicos y bidimensionales se están desarrollando rápidamente debido a las ventajas de fácil procesamiento, buena flexibilidad y propiedades ajustables. Existen diferencias significativas entre estos nuevos detectores y los fotodetectores inorgánicos tradicionales en cuanto a propiedades de los materiales y procesos de fabricación. Los detectores de perovskita tienen 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 costo y electrones flexibles, y los detectores de materiales bidimensionales han atraído mucha atención debido 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 necesitan mejoras en términos de estabilidad a largo plazo, madurez de fabricación e integración.

El InGaAs es uno de los materiales ideales para la realización de fotodetectores de alta velocidad y alta respuesta. En primer lugar, el InGaAs es un material semiconductor de banda prohibida directa, y su ancho de banda prohibida se puede regular mediante la relación entre In y Ga para lograr la detección de señales ópticas de diferentes longitudes de onda. Entre ellos, el In0.53Ga0.47As se adapta perfectamente a la red del sustrato de InP y tiene un gran coeficiente de absorción de luz en la banda de comunicación óptica, que es el más utilizado en la preparación defotodetectoresy el rendimiento de corriente oscura y 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 velocidad de 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 es propicio para lograr un ancho de banda limitado en el tiempo de portadores más grande. Actualmente, el fotodetector InGaAs es el fotodetector más utilizado para la comunicación óptica, y el método de acoplamiento de incidencia superficial es el más utilizado en el mercado, y se han realizado productos de detectores de incidencia superficial de 25 Gbaud/s y 56 Gbaud/s. También se han desarrollado detectores de incidencia superficial de menor tamaño, incidencia posterior y gran ancho de banda, que son principalmente adecuados para aplicaciones de alta velocidad y alta saturación. Sin embargo, la sonda de incidencia superficial 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 un rendimiento excelente 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 del sustrato, la sonda fotoeléctrica de InGaAs acoplada 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, varias discrepancias entre los materiales III-V, los materiales de InGaAs y los sustratos de Si cultivados o unidos a sustratos de Si dan lugar a una calidad de material o interfaz relativamente deficiente, y el rendimiento del dispositivo aún tiene un amplio margen de mejora.