Fotodetektor kecepatan tinggi diperkenalkan oleh fotodetektor InGaAs

Fotodetektor kecepatan tinggi diperkenalkan olehFotodetektor InGaAs

Fotodetektor berkecepatan tinggidi bidang komunikasi optik terutama mencakup fotodetektor InGaAs III-V dan Si penuh dan Ge/ IVFotodetektor Si. Yang pertama adalah detektor inframerah dekat tradisional, yang telah dominan untuk waktu yang lama, sementara yang terakhir bergantung pada teknologi optik silikon untuk menjadi bintang yang sedang naik daun, dan merupakan titik panas di bidang penelitian optoelektronik internasional dalam beberapa tahun terakhir. Selain itu, detektor baru berdasarkan bahan perovskit, organik dan dua dimensi berkembang pesat karena keuntungan dari pemrosesan yang mudah, fleksibilitas yang baik dan sifat yang dapat disetel. Ada perbedaan yang signifikan antara detektor baru ini dan fotodetektor anorganik tradisional dalam sifat material dan proses manufaktur. Detektor perovskit memiliki karakteristik penyerapan cahaya yang sangat baik dan kapasitas transportasi muatan yang efisien, detektor bahan organik banyak digunakan untuk elektron berbiaya rendah dan fleksibel, dan detektor bahan dua dimensi telah menarik banyak perhatian karena sifat fisiknya yang unik dan mobilitas pembawa yang tinggi. Namun, dibandingkan dengan detektor InGaAs dan Si/Ge, detektor baru masih perlu ditingkatkan dalam hal stabilitas jangka panjang, kematangan manufaktur dan integrasi.

InGaAs merupakan salah satu material ideal untuk mewujudkan fotodetektor berkecepatan tinggi dan responsif. Pertama-tama, InGaAs merupakan material semikonduktor dengan celah pita langsung, dan lebar celah pitanya dapat diatur oleh rasio antara In dan Ga untuk mencapai deteksi sinyal optik dengan panjang gelombang yang berbeda. Di antara material-material tersebut, In0,53Ga0,47As sangat cocok dengan kisi substrat InP, dan memiliki koefisien penyerapan cahaya yang tinggi pada pita komunikasi optik, yang paling banyak digunakan dalam preparasifotodetektor, dan kinerja arus gelap serta responsivitasnya juga yang terbaik. Kedua, material InGaAs dan InP keduanya memiliki kecepatan drift elektron yang tinggi, dan kecepatan drift elektron jenuhnya sekitar 1×107 cm/s. Di sisi lain, material InGaAs dan InP memiliki efek overshoot kecepatan elektron di bawah medan listrik spesifik. Kecepatan overshoot dapat dibagi menjadi 4×107 cm/s dan 6×107 cm/s, yang kondusif untuk mewujudkan bandwidth yang lebih besar dengan batasan waktu pembawa. Saat ini, fotodetektor InGaAs merupakan fotodetektor yang paling umum digunakan untuk komunikasi optik, dan metode kopling insidensi permukaan paling banyak digunakan di pasaran, serta produk detektor insidensi permukaan 25 Gbaud/s dan 56 Gbaud/s telah direalisasikan. Detektor insidensi permukaan dengan ukuran lebih kecil, insidensi balik, dan bandwidth besar juga telah dikembangkan, yang terutama cocok untuk aplikasi kecepatan tinggi dan saturasi tinggi. Namun, probe insidensi permukaan dibatasi oleh mode koplingnya dan sulit diintegrasikan dengan perangkat optoelektronik lainnya. Oleh karena itu, seiring dengan peningkatan persyaratan integrasi optoelektronik, fotodetektor InGaAs yang terhubung dengan pandu gelombang dengan kinerja yang sangat baik dan cocok untuk integrasi secara bertahap menjadi fokus penelitian. Di antaranya, modul fotoprobe InGaAs 70 GHz dan 110 GHz komersial hampir semuanya menggunakan struktur yang terhubung dengan pandu gelombang. Berdasarkan material substratnya, probe fotolistrik InGaAs yang terhubung dengan pandu gelombang dapat dibagi menjadi dua kategori: InP dan Si. Material epitaksial pada substrat InP memiliki kualitas tinggi dan lebih cocok untuk pembuatan perangkat berkinerja tinggi. Namun, berbagai ketidaksesuaian antara material III-V, material InGaAs, dan substrat Si yang tumbuh atau terikat pada substrat Si menyebabkan kualitas material atau antarmuka yang relatif buruk, dan kinerja perangkat masih memiliki ruang yang besar untuk ditingkatkan.