InGaAs ఫోటోడిటెక్టర్ యొక్క పరిశోధన పురోగతి

పరిశోధన పురోగతిInGaAs ఫోటోడిటెక్టర్

కమ్యూనికేషన్ డేటా ప్రసార పరిమాణంలో విపరీతమైన పెరుగుదలతో, సాంప్రదాయ ఎలక్ట్రికల్ ఇంటర్‌కనెక్షన్ టెక్నాలజీ స్థానంలో ఆప్టికల్ ఇంటర్‌కనెక్షన్ టెక్నాలజీ వచ్చింది మరియు ఇది మధ్యస్థ మరియు సుదూర తక్కువ-నష్టం అధిక-వేగ ప్రసారం కోసం ప్రధాన సాంకేతికతగా మారింది. ఆప్టికల్ రిసీవింగ్ ఎండ్ యొక్క ప్రధాన భాగం వలె,ఫోటోడిటెక్టర్దాని అధిక-వేగ పనితీరు కోసం అవసరాలు అంతకంతకూ పెరుగుతున్నాయి. వాటిలో, వేవ్‌గైడ్ కపుల్డ్ ఫోటోడిటెక్టర్ పరిమాణంలో చిన్నదిగా, బ్యాండ్‌విడ్త్‌లో అధికంగా ఉంటుంది మరియు ఇతర ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలతో ఆన్‌-చిప్‌లో సులభంగా ఏకీకృతం చేయబడుతుంది, ఇది అధిక-వేగ ఫోటోడిటెక్షన్ పరిశోధనలో ప్రధాన కేంద్రంగా ఉంది. మరియు ఇవి నియర్-ఇన్‌ఫ్రారెడ్ కమ్యూనికేషన్ బ్యాండ్‌లో అత్యంత ప్రతినిధి ఫోటోడిటెక్టర్లు.

అధిక వేగాన్ని సాధించడానికి InGaAs అత్యంత అనువైన పదార్థాలలో ఒకటి మరియుఅధిక-ప్రతిస్పందన ఫోటోడిటెక్టర్లుమొదటగా, InGaAs ఒక డైరెక్ట్ బ్యాండ్‌గ్యాప్ సెమీకండక్టర్ పదార్థం, మరియు దీని బ్యాండ్‌గ్యాప్ వెడల్పును In మరియు Ga మధ్య నిష్పత్తి ద్వారా నియంత్రించవచ్చు, ఇది వివిధ తరంగదైర్ఘ్యాల ఆప్టికల్ సిగ్నల్స్‌ను గుర్తించడానికి వీలు కల్పిస్తుంది. వాటిలో, In0.53Ga0.47As అనేది InP సబ్‌స్ట్రేట్ లాటిస్‌తో సంపూర్ణంగా సరిపోతుంది మరియు ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్ బ్యాండ్‌లో చాలా అధిక కాంతి శోషణ గుణకాన్ని కలిగి ఉంటుంది. ఇది ఫోటోడిటెక్టర్ తయారీలో అత్యంత విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది మరియు అత్యుత్తమ డార్క్ కరెంట్ మరియు రెస్పాన్సివిటీ పనితీరును కూడా కలిగి ఉంటుంది. రెండవదిగా, InGaAs మరియు InP పదార్థాలు రెండూ సాపేక్షంగా అధిక ఎలక్ట్రాన్ డ్రిఫ్ట్ వేగాలను కలిగి ఉంటాయి, వాటి సంతృప్త ఎలక్ట్రాన్ డ్రిఫ్ట్ వేగాలు రెండూ సుమారుగా 1×107cm/s ఉంటాయి. అదే సమయంలో, నిర్దిష్ట విద్యుత్ క్షేత్రాల కింద, InGaAs మరియు InP పదార్థాలు ఎలక్ట్రాన్ వేగం ఓవర్‌షూట్ ప్రభావాలను ప్రదర్శిస్తాయి, వాటి ఓవర్‌షూట్ వేగాలు వరుసగా 4×107cm/s మరియు 6×107cm/s కు చేరుకుంటాయి. ఇది అధిక క్రాసింగ్ బ్యాండ్‌విడ్త్‌ను సాధించడానికి దోహదపడుతుంది. ప్రస్తుతం, ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్ కోసం InGaAs ఫోటోడిటెక్టర్లు అత్యంత ప్రధానమైన ఫోటోడిటెక్టర్లుగా ఉన్నాయి. చిన్న పరిమాణంలో ఉండే, వెనుక నుండి పడే, మరియు అధిక బ్యాండ్‌విడ్త్ గల ఉపరితల సంఘటన డిటెక్టర్‌లు కూడా అభివృద్ధి చేయబడ్డాయి, వీటిని ప్రధానంగా అధిక వేగం మరియు అధిక సంతృప్తత వంటి అనువర్తనాలలో ఉపయోగిస్తారు.

అయితే, వాటి కప్లింగ్ పద్ధతులలోని పరిమితుల కారణంగా, సర్ఫేస్ ఇన్సిడెంట్ డిటెక్టర్లను ఇతర ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలతో ఇంటిగ్రేట్ చేయడం కష్టం. అందువల్ల, ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్ ఇంటిగ్రేషన్ కోసం పెరుగుతున్న డిమాండ్‌తో, అద్భుతమైన పనితీరును కలిగి ఉండి, ఇంటిగ్రేషన్‌కు అనువైన వేవ్‌గైడ్ కపుల్డ్ InGaAs ఫోటోడిటెక్టర్లు క్రమంగా పరిశోధనలో ప్రధాన కేంద్రంగా మారాయి. వాటిలో, 70GHz మరియు 110GHz వాణిజ్య InGaAs ఫోటోడిటెక్టర్ మాడ్యూల్స్ దాదాపు అన్నీ వేవ్‌గైడ్ కప్లింగ్ నిర్మాణాలనే అవలంబిస్తాయి. సబ్‌స్ట్రేట్ మెటీరియల్స్‌లోని వ్యత్యాసాన్ని బట్టి, వేవ్‌గైడ్ కపుల్డ్ InGaAs ఫోటోడిటెక్టర్లను ప్రధానంగా రెండు రకాలుగా వర్గీకరించవచ్చు: InP-ఆధారిత మరియు Si-ఆధారిత. InP సబ్‌స్ట్రేట్‌లపై ఎపిటాక్సియల్‌గా పెరిగే మెటీరియల్ అధిక నాణ్యతను కలిగి ఉంటుంది మరియు అధిక-పనితీరు గల పరికరాల తయారీకి మరింత అనుకూలంగా ఉంటుంది. అయితే, Si సబ్‌స్ట్రేట్‌లపై పెంచిన లేదా బంధించిన III-V గ్రూప్ మెటీరియల్స్ విషయంలో, InGaAs మెటీరియల్స్ మరియు Si సబ్‌స్ట్రేట్‌ల మధ్య వివిధ రకాల సరిపోలకపోవడం (మిస్మ్యాచ్‌ల) కారణంగా, మెటీరియల్ లేదా ఇంటర్‌ఫేస్ నాణ్యత సాపేక్షంగా తక్కువగా ఉంటుంది, మరియు పరికరాల పనితీరును మెరుగుపరచడానికి ఇంకా గణనీయమైన అవకాశం ఉంది.

ఈ పరికరం క్షీణత ప్రాంత పదార్థంగా InP కి బదులుగా InGaAsP ని ఉపయోగిస్తుంది. ఇది ఎలక్ట్రాన్ల సంతృప్త డ్రిఫ్ట్ వేగాన్ని కొంత మేరకు తగ్గించినప్పటికీ, వేవ్‌గైడ్ నుండి శోషణ ప్రాంతానికి పతన కాంతి యొక్క సంధానాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది. అదే సమయంలో, InGaAsP N-రకం కాంటాక్ట్ పొరను తొలగించి, P-రకం ఉపరితలానికి ఇరువైపులా ఒక చిన్న ఖాళీని ఏర్పరచడం ద్వారా, కాంతి క్షేత్రంపై నిరోధాన్ని సమర్థవంతంగా పెంచుతారు. ఇది పరికరం అధిక ప్రతిస్పందనను సాధించడానికి దోహదపడుతుంది.