Għal optoelectronics ibbażati fuq is-silikon, fotodetetturi tas-silikon
FotodetetturiIkkonverti s-sinjali tad-dawl f'sinjali elettriċi, u hekk kif ir-rati ta 'trasferiment tad-dejta jkomplu jtejbu, fotodetetturi b'veloċità għolja integrati mal-pjattaformi optoelectronics ibbażati fuq is-silikon saru ċavetta għaċ-ċentri tad-dejta tal-ġenerazzjoni li jmiss u n-netwerks tat-telekomunikazzjoni. Dan l-artikolu se jipprovdi ħarsa ġenerali ta 'fotodetetturi avvanzati b'veloċità għolja, b'enfasi fuq ġermanju bbażat fuq is-silikon (fotodetettur GE jew SI)Fotodetetturi tas-silikongħat-teknoloġija integrata tal-optoelectronics.
Il-Ġermanju huwa materjal attraenti għal skoperta ta 'dawl infra-aħmar kważi fuq pjattaformi tas-silikon minħabba li huwa kompatibbli mal-proċessi CMOS u għandu assorbiment estremament qawwi fit-tulijiet ta' mewġ tat-telekomunikazzjoni. L-iktar struttura ta 'fotodetettur Ge / Si komuni hija d-dijodu tal-brilli, li fih il-ġermanju intrinsiku huwa sandwiched bejn ir-reġjuni tat-tip P u N.
Struttura tal-Apparat Il-Figura 1 turi pin vertikali tipiku jewPhotodetector SIStruttura:
Il-karatteristiċi ewlenin jinkludu: saff li jassorbi l-ġermanju mkabbar fuq sottostrat tas-silikon; Użat biex jiġbor il-kuntatti P u N ta 'trasportaturi ta' ħlas; L-akkoppjar tal-waveguide għal assorbiment effiċjenti tad-dawl.
Tkabbir epitassjali: Il-ġermanju ta 'kwalità għolja li qed jikber fuq is-silikon huwa ta' sfida minħabba l-iżbilanċ ta '4.2% kannizzata bejn iż-żewġ materjali. Proċess ta ’tkabbir f’ Dan il-metodu jgħin biex jikkontrolla d-diżlokazzjonijiet tal-kamin ikkawżati minn nuqqas ta 'qbil tal-kannizzata. L-ittemprar wara t-tkabbir fi 800-900 ° C ikompli jnaqqas id-densità tad-diżlokazzjoni tal-kamin għal madwar 10 ^ 7 cm ^ -2. Karatteristiċi tal-Prestazzjoni: L-iktar fotodetettur Avvanzat GE / SI PIN jista 'jikseb: rispons,> 0.8a / w fi 1550 nm; Bandwidth,> 60 GHz; Kurrent skur, <1 μA fi -1 V bias.
Integrazzjoni ma 'pjattaformi optoelectronics ibbażati fuq is-silikon
L-integrazzjoni ta 'Fotodetetturi b'veloċità għoljabi pjattaformi optoelectronics ibbażati fuq is-silikon jippermetti transceivers ottiċi avvanzati u interkonnessjonijiet. Iż-żewġ metodi ta 'integrazzjoni ewlenin huma kif ġej: Integrazzjoni Front-End (FEOL), fejn il-fotodetettur u t-transistor huma manifatturati fl-istess ħin fuq sottostrat tas-silikon li jippermetti proċessar ta' temperatura għolja, iżda jieħu ż-żona taċ-ċippa. Integrazzjoni back-end (BEOL). Il-fotodetetturi huma mmanifatturati fuq il-quċċata tal-metall biex tevita interferenza mas-CMOs, iżda huma limitati għal temperaturi aktar baxxi ta 'proċessar.
Figura 2: Rispons u wisa 'tal-frekwenza ta' fotodetettur GE / SI b'veloċità għolja
Applikazzjoni taċ-ċentru tad-dejta
Fotodetetturi b'veloċità għolja huma komponent ewlieni fil-ġenerazzjoni li jmiss ta 'interkonnessjoni taċ-ċentru tad-dejta. L-applikazzjonijiet ewlenin jinkludu: transceivers ottiċi: 100g, 400g u rati ogħla, bl-użu ta 'modulazzjoni PAM-4; APhotodetector tal-bandwidth għoli(> 50 GHz) huwa meħtieġ.
Ċirkwit integrat optoelettroniku bbażat fuq is-silikon: integrazzjoni monolitika ta 'ditekter b'modulatur u komponenti oħra; Magna ottika kompatta u ta 'prestazzjoni għolja.
Arkitettura Distribwita: Interkonnessjoni ottika bejn Kompjuter, Ħażna u Ħażna mqassma; Tmexxi d-domanda għal fotodetetturi ta 'bandwidth effiċjenti fl-enerġija.
Perspettiva futura
Il-futur ta 'fotodetetturi ta' veloċità għolja optoelettroniċi integrati juru t-tendenzi li ġejjin:
Rati ta 'dejta ogħla: is-sewqan ta' l-iżvilupp ta '800G u 1.6T transceivers; Fotodetetturi b'wisa 'tal-banda akbar minn 100 GHz huma meħtieġa.
Integrazzjoni mtejba: integrazzjoni ta 'ċippa waħda ta' materjal III-V u silikon; Teknoloġija ta 'integrazzjoni 3D avvanzata.
Materjali Ġodda: Nesploraw Materjali b'żewġ Dimensjonali (bħal Grafen) għal Sejbien tad-Dawl ultraveloċi; Liga ġdida tal-Grupp IV għal kopertura ta 'tul ta' mewġa estiża.
Applikazzjonijiet emerġenti: Lidar u applikazzjonijiet oħra ta 'sensing qed isuqu l-iżvilupp ta' APD; Applikazzjonijiet ta 'fotoni tal-majkrowejv li jeħtieġu fotodetetturi ta' linearità għolja.
Fotodetetturi b'veloċità għolja, speċjalment fotodetetturi GE jew SI, saru xprun ewlieni ta 'optoelectronics ibbażati fuq is-silikon u komunikazzjonijiet ottiċi tal-ġenerazzjoni li jmiss. L-avvanzi kontinwi fil-materjali, id-disinn tal-apparat, u t-teknoloġiji tal-integrazzjoni huma importanti biex jintlaħqu t-talbiet tal-bandwidth dejjem jikbru ta 'ċentri tad-dejta futuri u netwerks tat-telekomunikazzjoni. Hekk kif il-qasam ikompli jevolvi, nistgħu nistennew li naraw fotodetetturi b'wisa 'tal-frekwenza ogħla, ħoss aktar baxx, u integrazzjoni bla xkiel ma' ċirkwiti elettroniċi u fotoniċi.
Ħin ta 'wara: 20-2025 ta' Jannar