Ho an'ny optoelektronika mifototra amin'ny silikônina, ireo photodetectors silikônina (photodetector Si)

Ho an'ny optoelektronika mifototra amin'ny silikônina, ireo photodetectors silikônina

Photodetectorsmamadika ny famantarana hazavana ho famantarana elektrika, ary rehefa mihatsara hatrany ny tahan'ny famindrana angona, dia lasa zava-dehibe ho an'ny foibe angon-drakitra sy tambajotra fifandraisan-davitra taranaka manaraka ireo fitaovana fitiliana hazavana haingam-pandeha tafiditra ao anatin'ny sehatra optoelektronika miorina amin'ny silikônina. Ity lahatsoratra ity dia hanome topimaso momba ireo fitaovana fitiliana hazavana haingam-pandeha mandroso, miaraka amin'ny fifantohana amin'ny germanium (Ge na Si photodetector) miorina amin'ny silikônina.fitaovana fandrefesana sary silikôninaho an'ny teknolojia optoelektronika mitambatra.

Akora manintona ho an'ny fitiliana hazavana akaikin'ny infrarouge amin'ny sehatra silikônina ny germanium satria mifanaraka amin'ny dingana CMOS izy ary manana fidiran'ny hazavana mahery vaika amin'ny halavan'ny onjam-pifandraisana. Ny rafitra photodetector Ge/Si mahazatra indrindra dia ny pin diode, izay ahitana ny germanium anatiny eo anelanelan'ny faritra karazana-P sy karazana-N.

Rafitra fitaovana Ny sary 1 dia mampiseho tsindrona mitsangana mahazatra Ge naMpikaroka sary Sirafitra:

Ireto avy ireo endri-javatra lehibe: sosona mandray germanium ambolena eo amin'ny substrate silicon; Ampiasaina hanangonana ny fifandraisana p sy n amin'ireo mpitatitra fiampangana; Fifandraisana Waveguide ho an'ny fidiran'ny hazavana mahomby.

Fitomboana epitaxial: Sarotra ny mampitombo germanium avo lenta amin'ny silikônina noho ny tsy fitoviana 4.2% eo amin'ny lattice eo amin'ireo fitaovana roa ireo. Matetika ampiasaina ny dingana fitomboana roa dingana: fitomboan'ny sosona buffer amin'ny mari-pana ambany (300-400°C) ary fametrahana germanium amin'ny mari-pana ambony (mihoatra ny 600°C). Ity fomba ity dia manampy amin'ny fanaraha-maso ny dislocations amin'ny kofehy vokatry ny tsy fitoviana lattice. Ny fanafanana aorian'ny fitomboana amin'ny 800-900°C dia mampihena bebe kokoa ny hakitroky ny dislocations amin'ny kofehy ho eo amin'ny 10^7 cm^-2. Toetran'ny fahombiazana: Ny photodetector PIN Ge/Si mandroso indrindra dia afaka mahatratra: fahaiza-miasa, > 0.8A /W amin'ny 1550 nm; Bandwidth, >60 GHz; Courant maizina, <1 μA amin'ny -1 V bias.

Fampidirana amin'ny sehatra optoelektronika mifototra amin'ny silikônina

Ny fampidirana nyfitaovana fitiliana sary haingam-pandehaMiaraka amin'ny sehatra optoelektronika miorina amin'ny silikônina dia ahafahana mampiasa transceivers sy interconnects optika mandroso. Ireto avy ny fomba fampidirana roa lehibe: Fampidirana eo anoloana (FEOL), izay amboarina miaraka amin'ny substrate silikônina ny photodetector sy ny transistor mba hahafahana manodina amin'ny mari-pana avo, saingy maka ny velaran'ny puce. Fampidirana eo aoriana (BEOL). Amboarina eo ambonin'ny metaly ny photodetectors mba hisorohana ny fitsabahana amin'ny CMOS, saingy voafetra amin'ny mari-pana fanodinana ambany kokoa.

Sary 2: Fahaiza-mamaly sy bandwidth an'ny photodetector Ge/Si haingam-pandeha

Fampiharana foibe angon-drakitra

Singa fototra amin'ny fifandraisan'ny foibe angon-drakitra taranaka manaraka ny fitaovana fitiliana sary haingam-pandeha. Ireto ny fampiharana lehibe indrindra: fitaovana fandefasana optika: 100G, 400G ary ambony kokoa, mampiasa modulation PAM-4;mpitsikilo sary avo lenta(>50 GHz) no ilaina.

Fizaran-tany optoelektronika mitambatra miorina amin'ny silisiôma: fampidirana monolitika ny mpitsikilo miaraka amin'ny modulator sy singa hafa; Motera optika kely sy mahomby.

Maritrano mizara: fifandraisana optika eo amin'ny informatika mizara, ny fitahirizana ary ny fitahirizana; Mitarika ny fangatahana fitaovana fitiliana sary mitsitsy angovo sy manana bandwidth avo lenta.

Vinavina ho avy

Ireto fironana manaraka ireto no ho avin'ny fitaovana fitiliana sary haingam-pandeha optoelektronika mitambatra:

Taham-pandefasana angona ambony kokoa: Mampiroborobo ny fivoaran'ny transceivers 800G sy 1.6T; Ilaina ny photodetectors manana bandwidth mihoatra ny 100 GHz.

Fampidirana nohatsaraina: Fampidirana puce tokana amin'ny fitaovana III-V sy silikônina; Teknolojia fampidirana 3D mandroso.

Akora vaovao: Fikarohana akora roa refy (toy ny graphene) ho an'ny fitadiavana hazavana haingana dia haingana; Firaka Group IV vaovao ho an'ny fandrakofana halavan'ny onjam-peo mivelatra kokoa.

Fampiharana vao misondrotra: Ny LiDAR sy ireo fampiharana fitiliana hafa no mitarika ny fivoaran'ny APD; Ny fampiharana photon amin'ny microwave izay mitaky fitaovana fitiliana photodetector linearité avo lenta.

Ireo fitaovana fitiliana sary haingam-pandeha, indrindra fa ireo fitaovana fitiliana sary Ge na Si, dia lasa fitaovana fototra amin'ny optoelektronika miorina amin'ny silikônina sy ny fifandraisana optika taranaka manaraka. Ny fandrosoana mitohy eo amin'ny fitaovana, ny famolavolana fitaovana, ary ny teknolojia fampidirana dia zava-dehibe mba hamenoana ny fitomboan'ny filàna bandwidth ho an'ny foibe angon-drakitra sy tambajotra fifandraisan-davitra amin'ny ho avy. Rehefa mitohy mivoatra ity sehatra ity, dia afaka manantena ny hahita fitaovana fitiliana sary miaraka amin'ny bandwidth ambony kokoa, tabataba ambany kokoa, ary fampidirana tsy misy tomika amin'ny faritra elektronika sy fotonika isika.