IntroduċiFotoditekter tal-InGaAs
InGaAs huwa wieħed mill-materjali ideali biex jinkiseb rispons għoli ufotoditekter ta' veloċità għoljaL-ewwelnett, InGaAs huwa materjal semikonduttur b'bandgap dirett, u l-wisa' tal-bandgap tiegħu tista' tiġi regolata mill-proporzjon bejn In u Ga, li jippermetti l-iskoperta ta' sinjali ottiċi ta' wavelengths differenti. Fost dawn, In0.53Ga0.47As huwa perfettament imqabbel mal-kannizzata tas-sottostrat InP u għandu koeffiċjent ta' assorbiment tad-dawl għoli ħafna fil-medda ta' komunikazzjoni ottika. Huwa l-aktar użat fil-preparazzjoni ta'fotoditekteru għandu wkoll l-aktar prestazzjoni eċċellenti ta' kurrent skur u risponsività. It-tieni nett, kemm il-materjali InGaAs kif ukoll InP għandhom veloċitajiet ta' drift tal-elettroni relattivament għoljin, bil-veloċitajiet saturati tad-drift tal-elettroni tagħhom it-tnejn ikunu bejn wieħed u ieħor 1 × 107 cm/s. Sadanittant, taħt kampi elettriċi speċifiċi, il-materjali InGaAs u InP juru effetti ta' overshoot tal-veloċità tal-elettroni, bil-veloċitajiet ta' overshoot tagħhom jilħqu 4 × 107 cm/s u 6 × 107 cm/s rispettivament. Dan iwassal biex jinkiseb bandwidth ta' qsim ogħla. Fil-preżent, il-fotoditekters InGaAs huma l-aktar fotoditekter mainstream għall-komunikazzjoni ottika. Fis-suq, il-metodu ta' akkoppjar ta' inċident tal-wiċċ huwa l-aktar komuni. Prodotti ta' ditekter ta' inċident tal-wiċċ b'25 Gaud/s u 56 Gaud/s diġà jistgħu jiġu prodotti bil-massa. Ġew żviluppati wkoll ditekters ta' inċident tal-wiċċ ta' daqs iżgħar, back-incident, u bandwidth għolja, prinċipalment għal applikazzjonijiet bħal veloċità għolja u saturazzjoni għolja. Madankollu, minħabba l-limitazzjonijiet tal-metodi ta' akkoppjar tagħhom, id-ditekters ta' inċident tal-wiċċ huma diffiċli biex jiġu integrati ma' apparati optoelettroniċi oħra. Għalhekk, bid-domanda dejjem tikber għall-integrazzjoni optoelettronika, id-ditekters fotoelettroniċi InGaAs akkoppjati b'gwida tal-mewġ b'prestazzjoni eċċellenti u adattati għall-integrazzjoni saru gradwalment il-fokus tar-riċerka. Fost dawn, il-moduli kummerċjali tad-ditekters fotoelettriċi InGaAs ta' 70GHz u 110GHz kważi kollha jadottaw strutturi ta' akkoppjar ta' gwida tal-mewġ. Skont id-differenza fil-materjali tas-sottostrat, id-ditekters fotoelettriċi InGaAs akkoppjati b'gwida tal-mewġ jistgħu prinċipalment jiġu kklassifikati f'żewġ tipi: ibbażati fuq l-INP u bbażati fuq is-Si. Il-materjal epitassjali fuq sottostrati InP għandu kwalità għolja u huwa aktar adattat għall-fabbrikazzjoni ta' apparati ta' prestazzjoni għolja. Madankollu, għal materjali tal-grupp III-V imkabbra jew magħqudin fuq sottostrati Si, minħabba diversi nuqqasijiet ta' qbil bejn il-materjali InGaAs u s-sottostrati Si, il-kwalità tal-materjal jew tal-interfaċċja hija relattivament fqira, u għad hemm lok konsiderevoli għal titjib fil-prestazzjoni tal-apparati.
L-istabbiltà tad-ditekter fotoelettriku f'diversi ambjenti ta' applikazzjoni, speċjalment taħt kundizzjonijiet estremi, hija wkoll wieħed mill-fatturi ewlenin f'applikazzjonijiet prattiċi. Fi snin reċenti, tipi ġodda ta' ditekters bħal perovskite, materjali organiċi u bidimensjonali, li ġibdu ħafna attenzjoni, għadhom jiffaċċjaw ħafna sfidi f'termini ta' stabbiltà fit-tul minħabba l-fatt li l-materjali nfushom huma faċilment affettwati minn fatturi ambjentali. Sadanittant, il-proċess ta' integrazzjoni ta' materjali ġodda għadu mhux matur, u għad hemm bżonn ta' aktar esplorazzjoni għall-produzzjoni fuq skala kbira u l-konsistenza fil-prestazzjoni.
Għalkemm l-introduzzjoni ta' indutturi tista' żżid b'mod effettiv il-bandwidth tal-apparati fil-preżent, mhijiex popolari fis-sistemi ta' komunikazzjoni ottika diġitali. Għalhekk, kif jiġu evitati impatti negattivi biex jitnaqqsu aktar il-parametri RC parassitiċi tal-apparat hija waħda mid-direzzjonijiet ta' riċerka tad-ditekter fotoloġiku b'veloċità għolja. It-tieni nett, hekk kif il-bandwidth tad-ditekters fotoloġiku akkoppjati bil-gwida tal-mewġ tkompli tiżdied, ir-restrizzjoni bejn il-bandwidth u r-risponsività terġa' tibda titfaċċa. Għalkemm ġew irrappurtati ditekters fotoloġiku Ge/Si u ditekters fotoloġiku InGaAs b'bandwidth ta' 3dB li jaqbeż il-200GHz, ir-risponsività tagħhom mhijiex sodisfaċenti. Kif tiżdied il-bandwidth filwaqt li tinżamm risponsività tajba hija suġġett ta' riċerka importanti, li jista' jirrikjedi l-introduzzjoni ta' materjali ġodda kompatibbli mal-proċess (mobilità għolja u koeffiċjent ta' assorbiment għoli) jew strutturi ġodda ta' apparati b'veloċità għolja biex tissolva. Barra minn hekk, hekk kif il-bandwidth tal-apparat jiżdied, ix-xenarji ta' applikazzjoni tad-ditekters f'konnessjonijiet fotoniċi tal-microwave se jiżdiedu gradwalment. B'differenza mill-inċidenza żgħira tal-qawwa ottika u d-detezzjoni ta' sensittività għolja fil-komunikazzjoni ottika, dan ix-xenarju, abbażi ta' bandwidth għolja, għandu domanda għolja ta' qawwa ta' saturazzjoni għal inċidenza ta' qawwa għolja. Madankollu, apparati b'bandwidth għoli ġeneralment jadottaw strutturi ta' daqs żgħir, għalhekk mhux faċli li jiġu fabbrikati fotoditekters b'veloċità għolja u qawwa ta' saturazzjoni għolja, u jistgħu jkunu meħtieġa aktar innovazzjonijiet fl-estrazzjoni tat-trasportatur u d-dissipazzjoni tas-sħana tal-apparati. Fl-aħħar nett, it-tnaqqis tal-kurrent skur tad-ditekters b'veloċità għolja jibqa' problema li l-fotoditekters b'nuqqas ta' qbil fil-kannizzata jeħtieġ li jsolvu. Il-kurrent skur huwa prinċipalment relatat mal-kwalità tal-kristall u l-istat tal-wiċċ tal-materjal. Għalhekk, proċessi ewlenin bħal eteroepitassija ta' kwalità għolja jew twaħħil taħt sistemi ta' nuqqas ta' qbil fil-kannizzata jeħtieġu aktar riċerka u investiment.
Ħin tal-posta: 20 ta' Awwissu 2025