Għaliex irridu nużaw Ge bħala fotoditekter

Għaliex irridu nużaw Ge bħalafotoditekter
1. Pożizzjonament bażiku: Għaliex huwa neċessarju li tuża Ge bħala fotoditekter
Fil-konnessjonijiet ottiċi tas-silikon, il-fotodetectors huma t-"tradutturi" li jikkonvertu s-sinjali ottiċi lura f'sinjali elettriċi. Madankollu, is-silikon innifsu għandu bandgap ta' 1.12 eV u huwa kważi trasparenti għall-meded ta' komunikazzjoni ta' 1310/1550 nm, għalhekk il-ġermanju (Ge) biss jista' jiġi introdott.
Il-Ge għandu bandgap dirett ta' 0.8 eV, li jkopri l-medda O/C tal-komunikazzjoni, iżda għandu żbilanċ ta' 4.2% fil-kannizzata mas-silikon. Id-densità tad-dislokazzjoni għat-tkabbir dirett hija għolja daqs 4 × 10⁸ cm⁻², u l-kurrent skur huwa kompletament mhux disponibbli; Fl-istess ħin, il-Ge għandu bandgap indirett, u l-koeffiċjent tal-assorbiment tiegħu huwa naturalment ordni ta' kobor inqas minn InGaAs, li hija dgħufija naturali.
2. Avvanz ewlieni: l-integrazzjoni tal-gwida tal-mewġ tkisser l-ostaklu fil-prestazzjoni
It-“tul tal-assorbiment = mogħdija tal-ġbir tat-trasportatur” tad-ditekters tradizzjonali tal-inċidenza vertikali għandu “bandwidth ta’ rispons” li jdur, b’limitu massimu ta’ 7GHz biss;
Fil-preżent, ir-rotot tal-apparati ewlenin huma maqsuma fi tliet kategoriji:
Pin vertikali: Il-proċess huwa l-aktar sempliċi u l-aktar komuni fl-industrija, u jikseb 40Gb/s @ żero preġudizzju u bandwidth ta' >60GHz;
Metall Semikonduttur tal-Metall MSM: M'hemmx bżonn ta' doping f'temperatura għolja, jista' jiġi integrat fil-backend, għandu kurrent skur għoli, u bandwidth ta' aktar minn 40GHz;
Varjanti ta' kwalità għolja:Fotoditekters tal-mewġa li tivvjaġġa(TWPD) u fotodetekters ta' trasportatur b'linja waħda (UTC) jintużaw għal konnessjonijiet ta' fotoni microwave, li jibbilanċjaw bandwidth għolja u fotokurrent ta' saturazzjoni għolja.
3. Materjali u Sengħa: Nibdlu d-'Difetti' f'Vantaġġi
Bi tweġiba għan-nuqqas ta' qbil fil-kannizzata u n-nuqqasijiet fil-prestazzjoni, l-industrija żviluppat soluzzjonijiet maturi:
Metodu ta' epitaxy f'żewġ stadji: l-ewwel, jitkabbar saff ta' buffer f'temperatura baxxa ta' 30-50nm, u mbagħad it-temperatura tiżdied biex tintlaħaq il-ħxuna fil-mira, u b'hekk titnaqqas id-densità tad-dislokazzjoni għal ~10 ⁷ cm ⁻ ²;
Inġinerija tat-tensjoni: Id-differenza fil-koeffiċjenti tal-espansjoni termali bejn Ge u Si tikkawża tensjoni tensili biaxial ta' 0.2% fil-film Ge, li tirriżulta fi tnaqqis dirett fid-distakk tal-medda minn 0.8 eV għal 0.77 eV u estensjoni tat-tarf tal-assorbiment minn 1.55 μm għal 1.61 μm, li tkopri l-medda C+L kollha, u anke l-koeffiċjent tal-assorbiment fil-medda L jista' jaqbel ma' dak ta' InGaAs;
Integrazzjoni tas-CMOS: Għadha fl-istadju esploratorju. L-integrazzjoni tal-front end (FEOL) teħtieġ li tiflaħ temperaturi għoljin 'il fuq minn 750 ℃, filwaqt li l-integrazzjoni tal-back-end (BEOL) hija favur it-temperatura iżda mingħajr sottostrati tal-kristall, u għadha ma ffurmatx soluzzjoni matura unifikata. Bħalissa, l-industrija ġeneralment tadotta rotta mħallta ta' "90% single-chip + estern".lejżer“.