ఫోటోనిక్ ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్ మెటీరియల్ సిస్టమ్స్ పోలిక

ఫోటోనిక్ ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్ మెటీరియల్ సిస్టమ్స్ పోలిక
చిత్రం 1 రెండు పదార్థ వ్యవస్థల పోలికను చూపిస్తుంది, ఇండియం ఫాస్పరస్ (InP) మరియు సిలికాన్ (Si). ఇండియం అరుదుగా ఉండటం వల్ల InP Si కంటే ఖరీదైన పదార్థంగా మారుతుంది. సిలికాన్ ఆధారిత సర్క్యూట్లలో తక్కువ ఎపిటాక్సియల్ పెరుగుదల ఉంటుంది కాబట్టి, సిలికాన్ ఆధారిత సర్క్యూట్ల దిగుబడి సాధారణంగా InP సర్క్యూట్ల కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. సిలికాన్ ఆధారిత సర్క్యూట్లలో, జెర్మేనియం (Ge), ఇది సాధారణంగాఫోటోడిటెక్టర్(లైట్ డిటెక్టర్లు), ఎపిటాక్సియల్ పెరుగుదల అవసరం, అయితే InP వ్యవస్థలలో, నిష్క్రియాత్మక వేవ్‌గైడ్‌లు కూడా ఎపిటాక్సియల్ పెరుగుదల ద్వారా తయారు చేయబడాలి. ఎపిటాక్సియల్ పెరుగుదల క్రిస్టల్ ఇంగోట్ వంటి సింగిల్ క్రిస్టల్ పెరుగుదల కంటే ఎక్కువ లోప సాంద్రతను కలిగి ఉంటుంది. InP వేవ్‌గైడ్‌లు విలోమంలో మాత్రమే అధిక వక్రీభవన సూచిక వ్యత్యాసాన్ని కలిగి ఉంటాయి, అయితే సిలికాన్-ఆధారిత వేవ్‌గైడ్‌లు విలోమ మరియు రేఖాంశ రెండింటిలోనూ అధిక వక్రీభవన సూచిక వ్యత్యాసాన్ని కలిగి ఉంటాయి, ఇది సిలికాన్-ఆధారిత పరికరాలు చిన్న బెండింగ్ రేడియాలను మరియు ఇతర కాంపాక్ట్ నిర్మాణాలను సాధించడానికి అనుమతిస్తుంది. InGaAsP ప్రత్యక్ష బ్యాండ్ గ్యాప్‌ను కలిగి ఉంటుంది, అయితే Si మరియు Ge కలిగి ఉండవు. ఫలితంగా, లేజర్ సామర్థ్యం పరంగా InP మెటీరియల్ సిస్టమ్‌లు ఉన్నతమైనవి. InP వ్యవస్థల యొక్క అంతర్గత ఆక్సైడ్‌లు Si యొక్క అంతర్గత ఆక్సైడ్‌ల వలె స్థిరంగా మరియు దృఢంగా లేవు, సిలికాన్ డయాక్సైడ్ (SiO2). సిలికాన్ InP కంటే బలమైన పదార్థం, ఇది పెద్ద వేఫర్ పరిమాణాల వినియోగాన్ని అనుమతిస్తుంది, అంటే InPలో 75 mmతో పోలిస్తే 300 mm (త్వరలో 450 mmకి అప్‌గ్రేడ్ చేయబడుతుంది). InPమాడ్యులేటర్లుసాధారణంగా క్వాంటం-పరిమిత స్టార్క్ ప్రభావంపై ఆధారపడి ఉంటుంది, ఇది ఉష్ణోగ్రత వల్ల కలిగే బ్యాండ్ అంచు కదలిక కారణంగా ఉష్ణోగ్రత-సున్నితంగా ఉంటుంది. దీనికి విరుద్ధంగా, సిలికాన్-ఆధారిత మాడ్యులేటర్ల ఉష్ణోగ్రత ఆధారపడటం చాలా తక్కువగా ఉంటుంది.

సిలికాన్ ఫోటోనిక్స్ టెక్నాలజీ సాధారణంగా తక్కువ-ధర, స్వల్ప-శ్రేణి, అధిక-వాల్యూమ్ ఉత్పత్తులకు (సంవత్సరానికి 1 మిలియన్ కంటే ఎక్కువ ముక్కలు) మాత్రమే అనుకూలంగా పరిగణించబడుతుంది. ఎందుకంటే మాస్క్ మరియు అభివృద్ధి ఖర్చులను వ్యాప్తి చేయడానికి పెద్ద మొత్తంలో వేఫర్ సామర్థ్యం అవసరమని విస్తృతంగా అంగీకరించబడింది మరియుసిలికాన్ ఫోటోనిక్స్ టెక్నాలజీనగరం నుండి నగరానికి ప్రాంతీయ మరియు సుదూర ఉత్పత్తి అనువర్తనాల్లో గణనీయమైన పనితీరు ప్రతికూలతలను కలిగి ఉంది. అయితే, వాస్తవానికి, దీనికి విరుద్ధంగా ఉంది. తక్కువ-ధర, స్వల్ప-శ్రేణి, అధిక-దిగుబడి అనువర్తనాల్లో, నిలువు కుహరం ఉపరితల-ఉద్గార లేజర్ (VCSEL) మరియుడైరెక్ట్-మాడ్యులేటెడ్ లేజర్ (DML లేజర్) : నేరుగా మాడ్యులేట్ చేయబడిన లేజర్ భారీ పోటీ ఒత్తిడిని కలిగిస్తుంది మరియు లేజర్‌లను సులభంగా ఏకీకృతం చేయలేని సిలికాన్-ఆధారిత ఫోటోనిక్ టెక్నాలజీ యొక్క బలహీనత గణనీయమైన ప్రతికూలతగా మారింది. దీనికి విరుద్ధంగా, మెట్రో, సుదూర అనువర్తనాల్లో, సిలికాన్ ఫోటోనిక్స్ టెక్నాలజీ మరియు డిజిటల్ సిగ్నల్ ప్రాసెసింగ్ (DSP) లను కలిపి (ఇది తరచుగా అధిక ఉష్ణోగ్రత వాతావరణంలో ఉంటుంది) ప్రాధాన్యత కారణంగా, లేజర్‌ను వేరు చేయడం మరింత ప్రయోజనకరంగా ఉంటుంది. అదనంగా, కోహెరెంట్ డిటెక్షన్ టెక్నాలజీ సిలికాన్ ఫోటోనిక్స్ టెక్నాలజీ యొక్క లోపాలను చాలా వరకు భర్తీ చేయగలదు, ఉదాహరణకు డార్క్ కరెంట్ స్థానిక ఓసిలేటర్ ఫోటోకరెంట్ కంటే చాలా చిన్నదిగా ఉండటం వంటి సమస్య. అదే సమయంలో, మాస్క్ మరియు అభివృద్ధి ఖర్చులను కవర్ చేయడానికి పెద్ద మొత్తంలో వేఫర్ సామర్థ్యం అవసరమని భావించడం కూడా తప్పు, ఎందుకంటే సిలికాన్ ఫోటోనిక్స్ టెక్నాలజీ అత్యంత అధునాతన కాంప్లిమెంటరీ మెటల్ ఆక్సైడ్ సెమీకండక్టర్స్ (CMOS) కంటే చాలా పెద్ద నోడ్ పరిమాణాలను ఉపయోగిస్తుంది, కాబట్టి అవసరమైన మాస్క్‌లు మరియు ఉత్పత్తి పరుగులు సాపేక్షంగా చౌకగా ఉంటాయి.