InGaAs լուսադետեկտորի հետազոտության առաջընթացը

Հետազոտության առաջընթացըInGaAs լուսադետեկտոր

Հաղորդակցման տվյալների փոխանցման ծավալի էքսպոնենցիալ աճի հետ մեկտեղ, օպտիկական միացման տեխնոլոգիան փոխարինել է ավանդական էլեկտրական միացման տեխնոլոգիային և դարձել է միջին և երկար հեռավորությունների, ցածր կորուստներով, բարձր արագությամբ փոխանցման հիմնական տեխնոլոգիան։ Որպես օպտիկական ընդունիչ ծայրի հիմնական բաղադրիչ՝լուսադետեկտորԲարձր արագության աշխատանքի համար պահանջները գնալով ավելի բարձր են։ Դրանց թվում են ալիքատարով միացված լուսադետեկտորը, որը փոքր է չափսերով, բարձր թողունակությամբ և հեշտությամբ ինտեգրվում է չիպի վրա այլ օպտոէլեկտրոնային սարքերի հետ, ինչը բարձր արագության լուսադետեկտորի հետազոտության կիզակետն է։ Եվ դրանք մերձ-ինֆրակարմիր կապի տիրույթի ամենաներկայացուցչական լուսադետեկտորներն են։

InGaAs-ը բարձր արագության հասնելու իդեալական նյութերից մեկն է ևբարձր արձագանքման լուսադետեկտորներՆախ, InGaAs-ը ուղիղ գոտիական բացվածքի կիսահաղորդչային նյութ է, և դրա գոտիական բացվածքի լայնությունը կարող է կարգավորվել In-ի և Ga-ի հարաբերակցությամբ, ինչը հնարավորություն է տալիս հայտնաբերել տարբեր ալիքի երկարությունների օպտիկական ազդանշաններ: Դրանցից In0.53Ga0.47As-ը կատարելապես համապատասխանում է InP հիմքի ցանցին և ունի շատ բարձր լույսի կլանման գործակից օպտիկական կապի գոտում: Այն ամենատարածվածն է լուսադետեկտորների պատրաստման մեջ և ունի նաև ամենաակնառու մութ հոսանքի և արձագանքողականության ցուցանիշները: Երկրորդ, և՛ InGaAs, և՛ InP նյութերը ունեն համեմատաբար բարձր էլեկտրոնային դրեյֆի արագություններ, որոնց հագեցած էլեկտրոնային դրեյֆի արագությունները մոտավորապես 1×107 սմ/վ են: Միևնույն ժամանակ, որոշակի էլեկտրական դաշտերի ազդեցության տակ, InGaAs-ը և InP նյութերը ցուցաբերում են էլեկտրոնային արագության գերազանցման էֆեկտներ, որոնց գերազանցման արագությունները հասնում են համապատասխանաբար 4×107 սմ/վ և 6×107 սմ/վ: Սա նպաստում է ավելի բարձր հատման թողունակության հասնելուն: Ներկայումս InGaAs լուսադետեկտորները օպտիկական կապի ամենատարածված լուսադետեկտորներն են: Մշակվել են նաև ավելի փոքր, հետադարձ միջադեպի և բարձր թողունակությամբ մակերևութային միջադեպի դետեկտորներ, որոնք հիմնականում օգտագործվում են բարձր արագության և բարձր հագեցվածության նման կիրառություններում։

Սակայն, իրենց միացման մեթոդների սահմանափակումների պատճառով, մակերեսային միջադեպի դետեկտորները դժվար է ինտեգրել այլ օպտոէլեկտրոնային սարքերի հետ: Հետևաբար, օպտոէլեկտրոնային ինտեգրման պահանջարկի աճին զուգընթաց, ալիքատար միացված InGaAs լուսադետեկտորները, որոնք ունեն գերազանց կատարողականություն և հարմար են ինտեգրման համար, աստիճանաբար դարձել են հետազոտությունների կիզակետ: Դրանց թվում են 70 ԳՀց և 110 ԳՀց հաճախականությամբ առևտրային InGaAs լուսադետեկտորային մոդուլները, որոնք գրեթե բոլորն օգտագործում են ալիքատար միացման կառուցվածքներ: Հիմքի նյութերի տարբերության համաձայն, ալիքատար միացված InGaAs լուսադետեկտորները հիմնականում կարելի է դասակարգել երկու տեսակի՝ INP-ի վրա հիմնված և Si-ի վրա հիմնված: InP հիմքերի վրա էպիտաքսիալ նյութը ունի բարձր որակ և ավելի հարմար է բարձր կատարողականությամբ սարքերի արտադրության համար: Այնուամենայնիվ, Si հիմքերի վրա աճեցված կամ միացված III-V խմբի նյութերի համար, InGaAs նյութերի և Si հիմքերի միջև տարբեր անհամապատասխանությունների պատճառով, նյութի կամ միջերեսի որակը համեմատաբար վատ է, և սարքերի կատարողականը դեռևս զգալի բարելավման տեղ կա:

Սարքը որպես սպառման շրջանի նյութ օգտագործում է InGaAsP՝ InP-ի փոխարեն: Չնայած այն որոշակիորեն նվազեցնում է էլեկտրոնների հագեցման դրիֆի արագությունը, այն բարելավում է միջադեպային լույսի կապը ալիքատարից կլանման շրջան: Միաժամանակ, InGaAsP N-տիպի կոնտակտային շերտը հեռացվում է, և P-տիպի մակերեսի յուրաքանչյուր կողմում առաջանում է փոքր ճեղք, որն արդյունավետորեն ուժեղացնում է լույսի դաշտի սահմանափակումը: Սա նպաստում է սարքի կողմից ավելի բարձր արձագանքունակության հասնելուն: