InGaAs फोटोडिटेक्टर परिचय गराउनुहोस्

परिचय दिनुहोस्InGaAs फोटोडिटेक्टर

उच्च-प्रतिक्रिया प्राप्त गर्नको लागि InGaAs एक आदर्श सामग्री हो रउच्च गतिको फोटोडिटेक्टर। पहिलो, InGaAs एक प्रत्यक्ष ब्यान्डग्याप अर्धचालक सामग्री हो, र यसको ब्यान्डग्याप चौडाइ In र Ga बीचको अनुपातद्वारा नियमन गर्न सकिन्छ, जसले गर्दा विभिन्न तरंगदैर्ध्यका अप्टिकल संकेतहरू पत्ता लगाउन सकिन्छ। ती मध्ये, In0.53Ga0.47As InP सब्सट्रेट जालीसँग पूर्ण रूपमा मेल खान्छ र अप्टिकल संचार ब्यान्डमा धेरै उच्च प्रकाश अवशोषण गुणांक छ। यो तयारीमा सबैभन्दा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ।फोटोडिटेक्टरर यसमा सबैभन्दा उत्कृष्ट गाढा प्रवाह र उत्तरदायीता प्रदर्शन पनि छ। दोस्रो, InGaAs र InP दुवै सामग्रीहरूमा अपेक्षाकृत उच्च इलेक्ट्रोन बहाव वेगहरू छन्, तिनीहरूको संतृप्त इलेक्ट्रोन बहाव वेगहरू लगभग 1×107cm/s छन्। यसैबीच, विशिष्ट विद्युतीय क्षेत्रहरू अन्तर्गत, InGaAs र InP सामग्रीहरूले इलेक्ट्रोन वेग ओभरशूट प्रभावहरू प्रदर्शन गर्छन्, तिनीहरूको ओभरशूट वेगहरू क्रमशः 4×107cm/s र 6×107cm/s सम्म पुग्छन्। यो उच्च क्रसिङ ब्यान्डविथ प्राप्त गर्न अनुकूल छ। हाल, InGaAs फोटोडिटेक्टरहरू अप्टिकल सञ्चारको लागि सबैभन्दा मुख्यधारा फोटोडिटेक्टर हुन्। बजारमा, सतह-घटना युग्मन विधि सबैभन्दा सामान्य छ। 25 Gaud/s र 56 Gaud/s भएका सतह-घटना डिटेक्टर उत्पादनहरू पहिले नै ठूलो मात्रामा उत्पादन गर्न सकिन्छ। सानो आकारको, ब्याक-घटना, र उच्च-ब्यान्डविथ सतह-घटना डिटेक्टरहरू पनि विकसित गरिएको छ, मुख्यतया उच्च गति र उच्च संतृप्ति जस्ता अनुप्रयोगहरूको लागि। यद्यपि, तिनीहरूको युग्मन विधिहरूको सीमितताका कारण, सतह घटना डिटेक्टरहरूलाई अन्य अप्टोइलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूसँग एकीकृत गर्न गाह्रो छ। त्यसकारण, अप्टोइलेक्ट्रोनिक एकीकरणको बढ्दो मागसँगै, उत्कृष्ट प्रदर्शन र एकीकरणको लागि उपयुक्त वेभगाइड युग्मित InGaAs फोटोडिटेक्टरहरू बिस्तारै अनुसन्धानको केन्द्रबिन्दु बनेका छन्। तिनीहरूमध्ये, ७०GHz र ११०GHz को व्यावसायिक InGaAs फोटोडिटेक्टर मोड्युलहरूले लगभग सबै वेभगाइड युग्मन संरचनाहरू अपनाउँछन्। सब्सट्रेट सामग्रीहरूमा भिन्नता अनुसार, वेभगाइड युग्मित InGaAs फोटोडिटेक्टरहरूलाई मुख्यतया दुई प्रकारमा वर्गीकृत गर्न सकिन्छ: INP-आधारित र Si-आधारित। InP सब्सट्रेटहरूमा एपिटेक्सियल सामग्री उच्च गुणस्तरको हुन्छ र उच्च-प्रदर्शन उपकरणहरूको निर्माणको लागि बढी उपयुक्त हुन्छ। यद्यपि, Si सब्सट्रेटहरूमा उब्जाइएको वा बन्धन गरिएको III-V समूह सामग्रीहरूको लागि, InGaAs सामग्री र Si सब्सट्रेटहरू बीचको विभिन्न बेमेलहरूको कारणले गर्दा, सामग्री वा इन्टरफेस गुणस्तर अपेक्षाकृत कमजोर छ, र उपकरणहरूको प्रदर्शनमा सुधारको लागि अझै पनि पर्याप्त ठाउँ छ।

विभिन्न अनुप्रयोग वातावरणहरूमा, विशेष गरी चरम परिस्थितिहरूमा, फोटोडिटेक्टरको स्थिरता पनि व्यावहारिक अनुप्रयोगहरूमा प्रमुख कारकहरू मध्ये एक हो। हालका वर्षहरूमा, पेरोभस्काइट, जैविक र दुई-आयामी सामग्रीहरू जस्ता नयाँ प्रकारका डिटेक्टरहरूले धेरै ध्यान आकर्षित गरेका छन्, सामग्रीहरू आफैं वातावरणीय कारकहरूबाट सजिलै प्रभावित हुने तथ्यको कारणले गर्दा दीर्घकालीन स्थिरताको सन्दर्भमा अझै पनि धेरै चुनौतीहरूको सामना गर्छन्। यसैबीच, नयाँ सामग्रीहरूको एकीकरण प्रक्रिया अझै परिपक्व भएको छैन, र ठूलो मात्रामा उत्पादन र प्रदर्शन स्थिरताको लागि थप अन्वेषण अझै आवश्यक छ।

यद्यपि इन्डक्टरहरूको परिचयले हाल उपकरणहरूको ब्यान्डविथलाई प्रभावकारी रूपमा बढाउन सक्छ, डिजिटल अप्टिकल सञ्चार प्रणालीहरूमा यो लोकप्रिय छैन। त्यसकारण, उपकरणको परजीवी आरसी प्यारामिटरहरूलाई अझ कम गर्न नकारात्मक प्रभावहरूबाट कसरी बच्ने भन्ने कुरा उच्च-गति फोटोडिटेक्टरको अनुसन्धान दिशाहरू मध्ये एक हो। दोस्रो, वेभगाइड युग्मित फोटोडिटेक्टरहरूको ब्यान्डविथ बढ्दै जाँदा, ब्यान्डविथ र उत्तरदायित्व बीचको अवरोध फेरि देखा पर्न थाल्छ। यद्यपि २००GHz भन्दा बढी ३dB ब्यान्डविथ भएको Ge/Si फोटोडिटेक्टरहरू र InGaAs फोटोडिटेक्टरहरू रिपोर्ट गरिएको छ, तिनीहरूको उत्तरदायित्व सन्तोषजनक छैन। राम्रो उत्तरदायित्व कायम राख्दै ब्यान्डविथ कसरी बढाउने भन्ने कुरा एक महत्त्वपूर्ण अनुसन्धान विषय हो, जसलाई समाधान गर्न नयाँ प्रक्रिया-अनुकूल सामग्रीहरू (उच्च गतिशीलता र उच्च अवशोषण गुणांक) वा उपन्यास उच्च-गति उपकरण संरचनाहरूको परिचय आवश्यक पर्न सक्छ। थप रूपमा, उपकरण ब्यान्डविथ बढ्दै जाँदा, माइक्रोवेभ फोटोनिक लिङ्कहरूमा डिटेक्टरहरूको अनुप्रयोग परिदृश्यहरू बिस्तारै बढ्नेछन्। अप्टिकल सञ्चारमा सानो अप्टिकल पावर घटना र उच्च-संवेदनशीलता पत्ता लगाउने विपरीत, यो परिदृश्य, उच्च ब्यान्डविथको आधारमा, उच्च-शक्ति घटनाहरूको लागि उच्च संतृप्ति पावर माग छ। यद्यपि, उच्च-ब्यान्डविथ उपकरणहरूले सामान्यतया साना आकारका संरचनाहरू अपनाउँछन्, त्यसैले उच्च-गति र उच्च-संतृप्ति-शक्ति फोटोडिटेक्टरहरू निर्माण गर्न सजिलो हुँदैन, र उपकरणहरूको वाहक निकासी र ताप अपव्ययमा थप नवीनताहरू आवश्यक पर्न सक्छ। अन्तमा, उच्च-गति डिटेक्टरहरूको गाढा प्रवाह घटाउने समस्या अझै पनि छ जुन जाली बेमेल भएका फोटोडिटेक्टरहरूले समाधान गर्न आवश्यक छ। गाढा प्रवाह मुख्यतया सामग्रीको क्रिस्टल गुणस्तर र सतह अवस्थासँग सम्बन्धित छ। त्यसकारण, उच्च-गुणस्तरको हेटेरोएपिटेक्सी वा जाली बेमेल प्रणालीहरू अन्तर्गत बन्धन जस्ता प्रमुख प्रक्रियाहरूलाई थप अनुसन्धान र लगानी आवश्यक पर्दछ।