پیشرفت تحقیقاتآشکارساز نوری InGaAs
با رشد نمایی حجم انتقال دادههای ارتباطی، فناوری اتصال نوری جایگزین فناوری اتصال الکتریکی سنتی شده و به فناوری اصلی برای انتقال کماتلاف و پرسرعت در فواصل متوسط و طولانی تبدیل شده است. به عنوان جزء اصلی گیرنده نوری،آشکارساز نوریبرای عملکرد پرسرعت خود، الزامات فزایندهای دارد. در میان آنها، آشکارساز نوری جفتشده با موجبر، اندازه کوچکی دارد، پهنای باند بالایی دارد و به راحتی با سایر دستگاههای اپتوالکترونیکی روی تراشه ادغام میشود، که تمرکز تحقیقاتی آشکارسازی نوری پرسرعت است. و نمایندهترین آشکارسازهای نوری در باند ارتباطی نزدیک به مادون قرمز هستند.
InGaAs یکی از مواد ایدهآل برای دستیابی به سرعتهای بالا وآشکارسازهای نوری با پاسخدهی بالااولاً، InGaAs یک ماده نیمههادی با شکاف باند مستقیم است و پهنای شکاف باند آن را میتوان با نسبت بین In و Ga تنظیم کرد که امکان تشخیص سیگنالهای نوری با طول موجهای مختلف را فراهم میکند. در میان آنها، In0.53Ga0.47As کاملاً با شبکه زیرلایه InP مطابقت دارد و ضریب جذب نور بسیار بالایی در باند ارتباط نوری دارد. این ماده بیشترین کاربرد را در تهیه آشکارساز نوری دارد و همچنین دارای برجستهترین جریان تاریک و عملکرد پاسخگویی است. ثانیاً، هر دو ماده InGaAs و InP سرعت رانش الکترون نسبتاً بالایی دارند، به طوری که سرعت رانش الکترون اشباع شده آنها تقریباً 1×107cm/s است. در همین حال، تحت میدانهای الکتریکی خاص، مواد InGaAs و InP اثرات جهش سرعت الکترون را نشان میدهند، به طوری که سرعت جهش آنها به ترتیب به 4×107cm/s و 6×107cm/s میرسد. این امر برای دستیابی به پهنای باند عبوری بالاتر مفید است. در حال حاضر، آشکارسازهای نوری InGaAs رایجترین آشکارسازهای نوری برای ارتباط نوری هستند. آشکارسازهای سطحی با اندازه کوچکتر، تابش معکوس و پهنای باند بالا نیز توسعه یافتهاند که عمدتاً در کاربردهایی مانند سرعت بالا و اشباع بالا استفاده میشوند.
با این حال، به دلیل محدودیتهای روشهای کوپلینگ آنها، ادغام آشکارسازهای برخورد سطحی با سایر دستگاههای اپتوالکترونیکی دشوار است. بنابراین، با افزایش تقاضا برای ادغام اپتوالکترونیکی، آشکارسازهای نوری InGaAs جفتشده با موجبر با عملکرد عالی و مناسب برای ادغام، به تدریج در کانون توجه تحقیقات قرار گرفتهاند. در میان آنها، ماژولهای آشکارساز نوری InGaAs تجاری 70 گیگاهرتز و 110 گیگاهرتز تقریباً همگی ساختارهای کوپلینگ موجبر را اتخاذ میکنند. با توجه به تفاوت در مواد زیرلایه، آشکارسازهای نوری InGaAs جفتشده با موجبر را میتوان عمدتاً به دو نوع طبقهبندی کرد: مبتنی بر INP و مبتنی بر Si. اپیتکسیال ماده روی زیرلایههای InP کیفیت بالایی دارد و برای ساخت دستگاههای با کارایی بالا مناسبتر است. با این حال، برای مواد گروه III-V که روی زیرلایههای Si رشد داده شده یا پیوند داده میشوند، به دلیل عدم تطابقهای مختلف بین مواد InGaAs و زیرلایههای Si، کیفیت ماده یا سطح مشترک نسبتاً ضعیف است و هنوز جای زیادی برای بهبود عملکرد دستگاهها وجود دارد.
این دستگاه به جای InP از InGaAsP به عنوان ماده ناحیه تخلیه استفاده میکند. اگرچه این ماده سرعت رانش اشباع الکترونها را تا حدی کاهش میدهد، اما اتصال نور فرودی از موجبر به ناحیه جذب را بهبود میبخشد. همزمان، لایه تماس نوع N InGaAsP حذف میشود و یک شکاف کوچک در هر طرف سطح نوع P تشکیل میشود که به طور موثر محدودیت میدان نور را افزایش میدهد. این امر برای دستیابی دستگاه به پاسخگویی بالاتر مفید است.
زمان ارسال: ۲۸ ژوئیه ۲۰۲۵