Барои оптоэлектроникаи кремний, фотодетекторхои кремний
Фотодетекторҳосигналҳои рӯшноиро ба сигналҳои барқӣ табдил диҳед ва бо идомаи беҳтар шудани суръати интиқоли маълумот, фотодетекторҳои баландсуръат бо платформаҳои оптоэлектроникии кремний ҳамгирошуда калиди марказҳои насли оянда ва шабакаҳои телекоммуникатсионӣ гардиданд. Ин мақола шарҳи фотодетекторҳои пешрафтаи баландсуръатро бо таваҷҷӯҳ ба германийи кремний (фотодетектори Ge ё Si) пешниҳод мекунад.фотодетекторхои кремнийбарои технологияи интегралии оптоэлектроника.
Germanium як маводи ҷолиб барои муайян кардани нури наздики инфрасурх дар платформаҳои кремний мебошад, зеро он бо равандҳои CMOS мувофиқ аст ва дар дарозии мавҷҳои телекоммуникатсионӣ азхудкунии хеле қавӣ дорад. Сохтори маъмултарини фотодетектори Ge/Si диодҳои пин мебошад, ки дар он германийи дохилӣ дар байни минтақаҳои навъи P ва N-ро ҷойгир мекунад.
Сохтори дастгоҳ Расми 1 нишон медиҳад, ки як PIN амудии маъмулӣ Ge ёСи фотодетекторсохтор:
Хусусиятҳои асосӣ инҳоянд: қабати азхудкунандаи германий, ки дар субстрати кремний парвариш карда мешаванд; Барои ҷамъоварии p ва n контактҳои интиқолдиҳандагони заряд истифода мешавад; Пайвасткунии мавҷҳо барои азхудкунии самараноки нур.
Афзоиши эпитаксиалӣ: Парвариши германийи баландсифат дар кремний аз сабаби номутобиқатии 4,2% торҳои байни ду мавод душвор аст. Одатан раванди нашъунамои думарҳила истифода мешавад: нашъунамои қабати буферии ҳарорати паст (300-400°С) ва дар ҳарорати баланд (боло аз 600°С) рехтани германий. Ин усул барои назорат кардани дислокатсияи риштаҳо, ки дар натиҷаи номутобиқатии торҳо ба вуҷуд омадаанд, кӯмак мекунад. Тавассути пас аз нашъунамо дар 800—900°С зичии дислокацияи риштаро то ба 10^7 см^-2 кам мекунад. Хусусиятҳои иҷроиш: Фотодетектори пешрафтаи Ge/Si PIN метавонад ноил шавад: вокуниш, > 0,8А /Вт дар 1550 нм; Паҳнои маҷрои,> 60 ГГц; Ҷараёни торик, <1 мкА дар -1 В.
Интегратсия бо платформаҳои оптоэлектроникии кремний асосёфта
Интегратсияифотодетекторхои баландсуръатбо платформаҳои оптоэлектроникии бар кремний асосёфта ба интиқолдиҳандаҳои пешрафтаи оптикӣ ва пайвастшавӣ имкон медиҳад. Ду усули асосии ҳамгироӣ инҳоянд: Интегратсияи фронталӣ (FEOL), ки дар он фотодетектор ва транзистор ҳамзамон дар як субстрати кремний истеҳсол карда мешаванд, ки коркарди ҳарорати баландро фароҳам меоранд, аммо майдони чипро ишғол мекунанд. Интегратсияи пушти сар (BEOL). Фотодетекторҳо дар болои металл истеҳсол карда мешаванд, то халал нарасонанд бо CMOS, аммо бо ҳарорати пасти коркард маҳдуданд.
Тасвири 2: Ҷавобгарӣ ва фарохмаҷрои фотодетектори баландсуръати Ge/Si
Барномаи маркази маълумот
Фотодетекторҳои баландсуръат ҷузъи калидии насли ояндаи пайвасти маркази додаҳо мебошанд. Барномаҳои асосӣ инҳоянд: интиқолдиҳандаҳои оптикӣ: 100G, 400G ва суръати баландтар, бо истифода аз модулятсияи PAM-4; Афотодетектори фарохмаҷрои баланд(>50 ГГц) лозим аст.
Схемаи интегралии оптоэлектроники дар асоси кремний: интеграцияи монолитии детектор бо модулятор ва дигар кисмхо; Як муҳаррики оптикии паймон ва баландмахсул.
Меъмории тақсимшуда: пайвасти оптикии байни ҳисоббарории тақсимшуда, нигоҳдорӣ ва нигоҳдорӣ; Талабот ба фотодетекторҳои каммасраф ва фарохмаҷрои баланд.
Дурнамои оянда
Ояндаи фотодетекторҳои баландсуръати интегралии оптоэлектронӣ тамоюлҳои зеринро нишон медиҳанд:
Суръати баландтари додаҳо: Таҳияи таҳияи интиқолдиҳандаҳои 800G ва 1.6T; Фотодетекторҳо бо паҳнои маҷрои бештар аз 100 ГГц лозиманд.
Интегратсияи такмилёфта: Интегратсияи чипи ягонаи III-V мавод ва кремний; Технологияи пешрафтаи ҳамгироии 3D.
Маводҳои нав: Омӯзиши маводҳои дученака (ба монанди графен) барои дарёфти нури ултратезӣ; Хӯлаи нави гурӯҳи IV барои фарогирии дарозии мавҷ.
Барномаҳои пайдошаванда: LiDAR ва дигар замимаҳои ҳассос ба рушди APD мусоидат мекунанд; Барномаҳои фотонҳои микромавҷӣ, ки фотодетекторҳои хаттии баландро талаб мекунанд.
Фотодетекторҳои баландсуръат, махсусан фотодетекторҳои Ge ё Si, як муҳаррики асосии оптоэлектроникаи кремний ва алоқаи оптикии насли оянда гардиданд. Пешрафтҳои давомдор дар мавод, тарҳрезии дастгоҳ ва технологияҳои ҳамгироӣ барои қонеъ кардани талаботи афзояндаи фарохмаҷрои марказҳои додаҳои оянда ва шабакаҳои телекоммуникатсионӣ муҳиманд. Вақте ки соҳаи рушд идома дорад, мо метавонем интизор шавем, ки фотодетекторҳои дорои маҷрои баландтар, садои паст ва ҳамгироии бефосила бо схемаҳои электронӣ ва фотоникӣ.
Вақти фиристодан: январ-20-2025