MemperkenalkanFotodetektor InGaAs
InGaAs adalah salah satu bahan ideal untuk mencapai respons tinggi danfotodetektor berkecepatan tinggiPertama, InGaAs merupakan material semikonduktor celah pita langsung, dan lebar celah pitanya dapat diatur oleh rasio antara In dan Ga, sehingga memungkinkan deteksi sinyal optik dengan panjang gelombang yang berbeda. Di antara keduanya, In0,53Ga0,47As sangat cocok dengan kisi substrat InP dan memiliki koefisien penyerapan cahaya yang sangat tinggi pada pita komunikasi optik. Material ini paling banyak digunakan dalam preparasifotodetektordan juga memiliki kinerja arus gelap dan responsivitas yang paling luar biasa. Kedua, baik material InGaAs maupun InP memiliki kecepatan drift elektron yang relatif tinggi, dengan kecepatan drift elektron jenuhnya masing-masing sekitar 1×107cm/s. Sementara itu, di bawah medan listrik tertentu, material InGaAs dan InP menunjukkan efek overshoot kecepatan elektron, dengan kecepatan overshootnya masing-masing mencapai 4×107cm/s dan 6×107cm/s. Hal ini kondusif untuk mencapai bandwidth penyeberangan yang lebih tinggi. Saat ini, fotodetektor InGaAs adalah fotodetektor paling umum untuk komunikasi optik. Di pasaran, metode penggandengan insiden permukaan adalah yang paling umum. Produk detektor insiden permukaan dengan 25 Gaud/s dan 56 Gaud/s sudah dapat diproduksi secara massal. Detektor insiden permukaan berukuran lebih kecil, insiden balik, dan bandwidth tinggi juga telah dikembangkan, terutama untuk aplikasi seperti kecepatan tinggi dan saturasi tinggi. Namun, karena keterbatasan metode penggandengannya, detektor insiden permukaan sulit diintegrasikan dengan perangkat optoelektronik lainnya. Oleh karena itu, dengan meningkatnya permintaan untuk integrasi optoelektronik, fotodetektor InGaAs yang digabungkan dengan pandu gelombang dengan kinerja yang sangat baik dan cocok untuk integrasi secara bertahap menjadi fokus penelitian. Di antara mereka, modul fotodetektor InGaAs komersial 70GHz dan 110GHz hampir semuanya mengadopsi struktur penggandengan pandu gelombang. Menurut perbedaan bahan substrat, fotodetektor InGaAs yang digabungkan dengan pandu gelombang terutama dapat diklasifikasikan menjadi dua jenis: berbasis INP dan berbasis Si. Bahan epitaksial pada substrat InP memiliki kualitas tinggi dan lebih cocok untuk fabrikasi perangkat berkinerja tinggi. Namun, untuk bahan kelompok III-V yang tumbuh atau terikat pada substrat Si, karena berbagai ketidakcocokan antara bahan InGaAs dan substrat Si, kualitas bahan atau antarmuka relatif buruk, dan masih ada ruang yang cukup besar untuk peningkatan kinerja perangkat.
Stabilitas fotodetektor di berbagai lingkungan aplikasi, terutama dalam kondisi ekstrem, juga merupakan salah satu faktor kunci dalam aplikasi praktis. Dalam beberapa tahun terakhir, jenis detektor baru seperti perovskit, material organik, dan dua dimensi, yang telah menarik banyak perhatian, masih menghadapi banyak tantangan dalam hal stabilitas jangka panjang karena material itu sendiri mudah terpengaruh oleh faktor lingkungan. Sementara itu, proses integrasi material baru masih belum matang, dan eksplorasi lebih lanjut masih diperlukan untuk produksi skala besar dan konsistensi kinerja.
Meskipun pengenalan induktor dapat secara efektif meningkatkan bandwidth perangkat saat ini, hal tersebut belum populer dalam sistem komunikasi optik digital. Oleh karena itu, bagaimana menghindari dampak negatif untuk mengurangi parameter RC parasit perangkat lebih lanjut merupakan salah satu arah penelitian fotodetektor kecepatan tinggi. Kedua, seiring dengan peningkatan bandwidth fotodetektor yang terhubung dengan pandu gelombang, kendala antara bandwidth dan responsivitas mulai muncul kembali. Meskipun fotodetektor Ge/Si dan fotodetektor InGaAs dengan bandwidth 3dB melebihi 200GHz telah dilaporkan, responsivitasnya belum memuaskan. Bagaimana meningkatkan bandwidth sambil mempertahankan responsivitas yang baik merupakan topik penelitian penting, yang mungkin memerlukan pengenalan material baru yang kompatibel dengan proses (mobilitas tinggi dan koefisien penyerapan tinggi) atau struktur perangkat kecepatan tinggi yang baru untuk dipecahkan. Selain itu, seiring dengan peningkatan bandwidth perangkat, skenario aplikasi detektor dalam tautan fotonik gelombang mikro akan meningkat secara bertahap. Tidak seperti insidensi daya optik kecil dan deteksi sensitivitas tinggi dalam komunikasi optik, skenario ini, berdasarkan bandwidth tinggi, memiliki permintaan daya saturasi yang tinggi untuk insidensi daya tinggi. Namun, perangkat bandwidth tinggi biasanya mengadopsi struktur berukuran kecil, sehingga tidak mudah untuk membuat fotodetektor berkecepatan tinggi dan berdaya saturasi tinggi, dan inovasi lebih lanjut mungkin diperlukan dalam ekstraksi pembawa dan pembuangan panas perangkat. Terakhir, pengurangan arus gelap pada detektor berkecepatan tinggi masih menjadi masalah yang perlu diatasi oleh fotodetektor dengan ketidakcocokan kisi. Arus gelap terutama berkaitan dengan kualitas kristal dan kondisi permukaan material. Oleh karena itu, proses kunci seperti heteroepitaksi berkualitas tinggi atau pengikatan dalam sistem ketidakcocokan kisi memerlukan penelitian dan investasi lebih lanjut.
Waktu posting: 20-Agu-2025