సిలికాన్ క్రియాశీలత

సిలికాన్ క్రియాశీలత

ఫోటోనిక్స్ క్రియాశీల భాగాలు కాంతి మరియు పదార్థం మధ్య ఉద్దేశపూర్వకంగా రూపొందించిన డైనమిక్ పరస్పర చర్యలను ప్రత్యేకంగా సూచిస్తాయి. ఫోటోనిక్స్ యొక్క విలక్షణమైన క్రియాశీల భాగం ఆప్టికల్ మాడ్యులేటర్. అన్ని ప్రస్తుత సిలికాన్ ఆధారితఆప్టికల్ మాడ్యులేటర్లుప్లాస్మా ఉచిత క్యారియర్ ప్రభావంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. డోపింగ్, ఎలక్ట్రికల్ లేదా ఆప్టికల్ పద్ధతుల ద్వారా సిలికాన్ పదార్థంలో ఉచిత ఎలక్ట్రాన్లు మరియు రంధ్రాల సంఖ్యను మార్చడం దాని సంక్లిష్ట వక్రీభవన సూచికను మార్చగలదు, ఇది 1550 నానోమీటర్ల తరంగదైర్ఘ్యం వద్ద SOREF మరియు బెన్నెట్ నుండి డేటాను అమర్చడం ద్వారా పొందిన సమీకరణాలలో (1,2) చూపిన ప్రక్రియ. ఎలక్ట్రాన్లతో పోల్చితే, రంధ్రాలు నిజమైన మరియు inary హాత్మక వక్రీభవన సూచిక మార్పుల యొక్క పెద్ద నిష్పత్తికి కారణమవుతాయి, అనగా, అవి ఇచ్చిన నష్టం మార్పు కోసం పెద్ద దశ మార్పును ఉత్పత్తి చేయగలవు, కాబట్టి లోమాక్-జెహందర్ మాడ్యులేటర్లుమరియు రింగ్ మాడ్యులేటర్లు, సాధారణంగా రంధ్రాలను ఉపయోగించడానికి ఇష్టపడతారుదశ మాడ్యులేటర్లు.

వివిధసిలికాన్ (SI) మాడ్యులేటర్రకాలు మూర్తి 10A లో చూపబడ్డాయి. క్యారియర్ ఇంజెక్షన్ మాడ్యులేటర్‌లో, కాంతి చాలా విస్తృత పిన్ జంక్షన్‌లో అంతర్గత సిలికాన్‌లో ఉంది మరియు ఎలక్ట్రాన్లు మరియు రంధ్రాలు ఇంజెక్ట్ చేయబడతాయి. అయినప్పటికీ, ఇటువంటి మాడ్యులేటర్లు నెమ్మదిగా ఉంటాయి, సాధారణంగా 500 MHz బ్యాండ్‌విడ్త్‌తో, ఎందుకంటే ఉచిత ఎలక్ట్రాన్లు మరియు రంధ్రాలు ఇంజెక్షన్ తర్వాత పున omb సంయోగం చేయడానికి ఎక్కువ సమయం పడుతుంది. అందువల్ల, ఈ నిర్మాణం తరచుగా మాడ్యులేటర్ కాకుండా వేరియబుల్ ఆప్టికల్ అటెన్యూయేటర్ (VOA) గా ఉపయోగించబడుతుంది. క్యారియర్ క్షీణత మాడ్యులేటర్‌లో, కాంతి భాగం ఇరుకైన పిఎన్ జంక్షన్‌లో ఉంది, మరియు పిఎన్ జంక్షన్ యొక్క క్షీణత వెడల్పు అనువర్తిత విద్యుత్ క్షేత్రం ద్వారా మార్చబడుతుంది. ఈ మాడ్యులేటర్ 50GB/s కంటే ఎక్కువ వేగంతో పనిచేయగలదు, కానీ అధిక నేపథ్య చొప్పించే నష్టాన్ని కలిగి ఉంటుంది. సాధారణ VPIL 2 V-CM. ఒక మెటల్ ఆక్సైడ్ సెమీకండక్టర్ (MOS) (వాస్తవానికి సెమీకండక్టర్-ఆక్సైడ్-సెమినోండక్టర్) మాడ్యులేటర్ PN జంక్షన్‌లో సన్నని ఆక్సైడ్ పొరను కలిగి ఉంటుంది. ఇది కొన్ని క్యారియర్ చేరడం మరియు క్యారియర్ క్షీణతను అనుమతిస్తుంది, ఇది సుమారు 0.2 V-CM యొక్క చిన్న Vπl ను అనుమతిస్తుంది, అయితే అధిక ఆప్టికల్ నష్టాల యొక్క ప్రతికూలత మరియు యూనిట్ పొడవుకు అధిక కెపాసిటెన్స్ ఉంటుంది. అదనంగా, SIGE (సిలికాన్ జెర్మేనియం మిశ్రమం) బ్యాండ్ ఎడ్జ్ కదలిక ఆధారంగా SIGE ఎలక్ట్రికల్ శోషణ మాడ్యులేటర్లు ఉన్నాయి. అదనంగా, గ్రహించే లోహాలు మరియు పారదర్శక అవాహకాల మధ్య మారడానికి గ్రాఫేన్‌పై ఆధారపడే గ్రాఫేన్ మాడ్యులేటర్లు ఉన్నాయి. ఇవి అధిక-స్పీడ్, తక్కువ-నష్ట ఆప్టికల్ సిగ్నల్ మాడ్యులేషన్ సాధించడానికి వివిధ యంత్రాంగాల అనువర్తనాల వైవిధ్యాన్ని ప్రదర్శిస్తాయి.

మూర్తి 10: (ఎ) వివిధ సిలికాన్-ఆధారిత ఆప్టికల్ మాడ్యులేటర్ డిజైన్ల యొక్క క్రాస్ సెక్షనల్ రేఖాచిత్రం మరియు (బి) ఆప్టికల్ డిటెక్టర్ డిజైన్ల యొక్క క్రాస్ సెక్షనల్ రేఖాచిత్రం.

అనేక సిలికాన్ ఆధారిత లైట్ డిటెక్టర్లు మూర్తి 10 బిలో చూపించబడ్డాయి. శోషక పదార్థం జెర్మేనియం (GE). GE తరంగదైర్ఘ్యాల వద్ద కాంతిని 1.6 మైక్రాన్ల వరకు గ్రహించగలదు. ఎడమ వైపున చూపబడినది ఈ రోజు వాణిజ్యపరంగా విజయవంతమైన పిన్ నిర్మాణం. ఇది G- రకం డోప్డ్ సిలికాన్ తో కూడి ఉంటుంది, దీనిపై GE పెరుగుతుంది. GE మరియు SI 4% లాటిస్ అసమతుల్యతను కలిగి ఉంటాయి మరియు తొలగుటను తగ్గించడానికి, SIGE యొక్క సన్నని పొర మొదట బఫర్ పొరగా పెరుగుతుంది. N- రకం డోపింగ్ GE పొర పైభాగంలో జరుగుతుంది. ఒక మెటల్-సెమికోండక్టర్-మెటల్ (MSM) ఫోటోడియోడ్ మధ్యలో చూపబడింది, మరియు APD (అవలాంచె ఫోటోడెటెక్టర్) కుడి వైపున చూపబడింది. APD లోని అవలాంచె ప్రాంతం SI లో ఉంది, ఇది గ్రూప్ III-V ఎలిమెంటల్ మెటీరియల్స్‌లోని అవలాంచ్ ప్రాంతంతో పోలిస్తే తక్కువ శబ్దం లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది.

ప్రస్తుతం, ఆప్టికల్ లాభాలను సిలికాన్ ఫోటోనిక్‌లతో అనుసంధానించడంలో స్పష్టమైన ప్రయోజనాలతో పరిష్కారాలు లేవు. మూర్తి 11 అసెంబ్లీ స్థాయి ద్వారా నిర్వహించబడే అనేక ఎంపికలను చూపిస్తుంది. ఎపిటాక్సియల్‌గా పెరిగిన జెర్మేనియం (జిఇ) ను ఆప్టికల్ లాభ పదార్థంగా ఉపయోగించడం, ఎర్బియం-డోప్డ్ (ఎర్) గ్లాస్ వేవ్‌గైడ్‌లు (ఆప్టికల్ పంపింగ్ అవసరం AL2O3 వంటివి), మరియు ఎపిటాక్సియల్‌గా పెరిగిన గాలియం ఆర్సెనైడ్ (GAAS) క్వాంటం చుక్కలు ఉన్నాయి. తదుపరి కాలమ్ పొర అసెంబ్లీకి పొరలు, ఇందులో III-V సమూహ లాభ ప్రాంతంలో ఆక్సైడ్ మరియు సేంద్రీయ బంధాలు ఉంటాయి. తదుపరి కాలమ్ చిప్-టు-వాఫర్ అసెంబ్లీ, ఇందులో III-V గ్రూప్ చిప్‌ను సిలికాన్ పొర యొక్క కుహరంలోకి పొందుపరచడం మరియు ఆపై వేవ్‌గైడ్ స్ట్రక్చర్‌ను మ్యాచింగ్ చేయడం జరుగుతుంది. ఈ మొదటి మూడు కాలమ్ విధానం యొక్క ప్రయోజనం ఏమిటంటే, కత్తిరించే ముందు పరికరాన్ని పొర లోపల పూర్తిగా క్రియాత్మకంగా పరీక్షించవచ్చు. కుడి-అత్యంత కాలమ్ చిప్-టు-చిప్ అసెంబ్లీ, వీటిలో III-V గ్రూప్ చిప్స్‌కు సిలికాన్ చిప్‌లను ప్రత్యక్షంగా కలపడం, అలాగే లెన్స్ ద్వారా కలపడం మరియు కప్లర్లు. వాణిజ్య అనువర్తనాల వైపు ధోరణి చార్ట్ యొక్క కుడి నుండి ఎడమ వైపుకు మరింత ఇంటిగ్రేటెడ్ మరియు ఇంటిగ్రేటెడ్ సొల్యూషన్స్ వైపు కదులుతోంది.

మూర్తి 11: ఆప్టికల్ లాభం సిలికాన్-ఆధారిత ఫోటోనిక్స్లో ఎలా కలిసిపోతుంది. మీరు ఎడమ నుండి కుడికి కదులుతున్నప్పుడు, తయారీ చొప్పించే పాయింట్ క్రమంగా ఈ ప్రక్రియలో తిరిగి కదులుతుంది.