Սիլիկոնային օպտոէլեկտրոնիկայի, սիլիկոնային ֆոտոդետրերի համար
ՖոտոդետրերԼույսի ազդանշանները վերածեք էլեկտրական ազդանշանների, եւ քանի որ տվյալների փոխանցման դրույքաչափերը շարունակում են բարելավվել, սիլիկոնային օպտոէլեկտրոնիկայի հարթակներով ինտեգրված արագընթաց ֆոտոդետրերը դարձել են հաջորդ սերնդի տվյալների կենտրոնների եւ հեռահաղորդակցման ցանցերի բանալին: Այս հոդվածը կտրամադրի առաջադեմ բարձր արագությամբ ֆոտոդետրեկտորների ակնարկ, շեշտադրմամբ `սիլիկոնային գերմանական (GE կամ SI ֆոտոդետեկտոր)Սիլիկոնային ֆոտոդետրերՕպտոէլեկտրոնիկայի ինտեգրված տեխնոլոգիայի համար:
Germanium- ը սիլիկոնային հարթակներում ներբեռնված ինֆրակարմիր լույսի հայտնաբերման համար գրավիչ նյութ է, քանի որ այն համատեղելի է CMOS գործընթացների հետ եւ ունի չափազանց ուժեղ կլանում հեռահաղորդակցման ալիքի երկարություններում: Ամենատարածված GE / SI PhotoDetector կառուցվածքը PIN Diode- ն է, որում ներգաղթյալ գերմանությունը սենդվիչ է P տիպի եւ N տիպի մարզերի միջեւ:
Սարքի կառուցվածքը Նկար 1-ը ցույց է տալիս բնորոշ ուղղահայաց PIN GE կամSi photodetectorԿառուցվածքը
Հիմնական առանձնահատկությունները ներառում են. Germanium կլանող շերտը աճեց սիլիկոնային ենթաշերտի վրա. Օգտագործվում է C եւ N C- ների փոխադրողների կոնտակտներ հավաքելու համար. WaveGuide զուգավորում `թեթեւակի կլանման համար:
Էպիվաքսային աճ. Սիլիկոնում բարձրորակ գերմանական աճող բարձրորակ Germanium- ը մարտահրավեր է նետում երկու նյութերի միջեւ 4,2% վանդակավոր անհամապատասխանության պատճառով: Սովորաբար օգտագործվում է երկկողմանի աճի գործընթաց. Low ածր ջերմաստիճան (300-400 ° C) բուֆերային շերտի աճ եւ բարձր ջերմաստիճան (600 ° C- ից բարձր) պատկանում է գերմանացիների: Այս մեթոդը օգնում է վերահսկել վանդակավոր անհամապատասխանությունների հետեւանքով առաջացած շեղումները: 800-900 ° C- ի հետծննդաբերական աճը հետագայում նվազեցնում է թելերի տեղահանման խտությունը մոտ 10 ^ 7 սմ ^ -2: Կատարման բնութագրեր. Առավել առաջադեմ GE / SI PIN PhotoDetector- ը կարող է հասնել. Պատասխանատու,> 0.8 ա / վ 1550 NM- ում; Bandwidth,> 60 ԳՀց; Dark հոսանք, <1 μa at -1 v Bias.
Ինտեգրումը սիլիկոնային օպտոէլեկտրոնիկայի հարթակների հետ
ԻնտեգրումԲարձր արագությամբ ֆոտոդետրերՍիլիկոնային օպտոէլեկտրոնիկայի պլատֆորմներով հնարավորություն են տալիս առաջադեմ օպտիկական փոխանցիչներ եւ փոխկապակցիչներ: Ինտեգրման երկու հիմնական մեթոդները հետեւյալն են. Առջեւի ինտեգրումը (Feol), որտեղ ֆոտոդեկտորը եւ տրանզիստորը միաժամանակ արտադրվում են սիլիկոնային ենթաշերտի վրա, որը թույլ է տալիս բարձր ջերմաստիճանի վերամշակում: Հետեւի վերջնական ինտեգրացիա (բեոլ): Ֆոտոդետրորները արտադրվում են մետաղի վերեւում, CMOS- ին միջամտությունից խուսափելու համար, բայց սահմանափակվում են վերամշակման ավելի ցածր ջերմաստիճանից:
Գծապատկեր 2. Արագ արագությամբ GE / SI ֆոտոդետեկտորի պատասխանատուությունն ու թողունակությունը
Տվյալների կենտրոնի դիմում
Բարձր արագությամբ ֆոտոդետրերը հիմնական բաղադրիչն են տվյալների կենտրոնի փոխկապակցման հաջորդ սերնդում: Հիմնական ծրագրերը ներառում են. Օպտիկական փոխանցիչներ `100 գ, 400 գ եւ ավելի բարձր գներ, օգտագործելով PAM-4 մոդուլյացիա; ԷունքԲարձր թողունակության ֆոտոդետրեկտոր(> 50 ԳՀց) պարտադիր է:
Սիլիկոնային օպտոէլեկտրոնային ինտեգրված միացում. Մոդուլատորի եւ այլ բաղադրիչների հետ դետեկտորի մոնոլիտ ինտեգրում. Կոմպակտ, բարձրորակ օպտիկական շարժիչ:
Բաշխված ճարտարապետություն. Օպտիկական փոխկապակցվածություն բաշխված հաշվարկման, պահեստավորման եւ պահպանման միջեւ. Էներգաարդյունավետ, բարձր թողունակության ֆոտոդետրեկտորների պահանջարկը վարելը:
Ապագա հեռանկար
Ինտեգրված օպտոէլեկտրոնային գերարագ ֆոտոդետրերի ապագան ցույց կտա հետեւյալ միտումները.
Տվյալների ավելի բարձր գներ. 800 գ եւ 1.6T տրանսֆեկցիոնների զարգացում; Պահանջվում է ֆոտոդետրեր, 100 ԳՀց-ից մեծ թողունակություններով:
Բարելավված ինտեգրում. III-V նյութի եւ սիլիկոնի մեկ չիպի ինտեգրում; Ընդլայնված 3D ինտեգրման տեխնոլոգիա:
Նոր նյութեր. Ուսումնասիրելով երկչափ նյութերը (օրինակ, գրաֆեն) ուլտրացված լույսի հայտնաբերման համար. Նոր խումբ IV համաձուլվածքներ `ընդարձակ ալիքի երկարության ծածկույթի համար:
Զարգացող ծրագրեր. Լիդարը եւ զգայուն այլ դիմումները վարում են APD- ի զարգացումը. Միկրոալիքային ֆոտոնային ծրագրեր, որոնք պահանջում են բարձր գծապատկերային ֆոտոդետրեր:
Բարձր արագությամբ ֆոտոդետրեկտորները, հատկապես GE կամ SI ֆոտոդետրեկտորները դարձել են սիլիկոնային օպտոէլեկտրոնիկայի եւ հաջորդ սերնդի օպտիկական հաղորդակցությունների հիմնական շարժիչ: Նյութերի, սարքի ձեւավորման եւ ինտեգրման տեխնոլոգիաների շարունակական առաջընթացները կարեւոր են տվյալների կենտրոնացման հիմնական թողունակության պահանջները բավարարելու համար ապագա տվյալների կենտրոնների եւ հեռահաղորդակցական ցանցերի: Քանի որ դաշտը շարունակում է զարգանալ, մենք կարող ենք ակնկալել, որ կտեսնեք ֆոտոդետրեր ավելի բարձր թողունակությամբ, ցածր աղմուկով եւ անթերի ինտեգրմանը էլեկտրոնային եւ ֆոտոնիկ սխեմաներով:
Փոստի ժամը `Jan-20-2025