ఫోటోడిటెక్టర్‌గా మనం Ge ను ఎందుకు ఉపయోగించాలి?

మనం Ge ని ఎందుకు ఉపయోగించాలి?ఫోటోడిటెక్టర్
1. ప్రాథమిక స్థాన నిర్ధారణ: Ge ను ఫోటోడిటెక్టర్‌గా ఉపయోగించడం ఎందుకు అవసరం?
సిలికాన్ ఆప్టికల్ లింకులలో, ఫోటోడిటెక్టర్లు అనేవి ఆప్టికల్ సిగ్నల్స్‌ను తిరిగి ఎలక్ట్రికల్ సిగ్నల్స్‌గా మార్చే "అనువాదకులు". అయితే, సిలికాన్‌కు 1.12 eV బ్యాండ్‌గ్యాప్ ఉండటం మరియు అది 1310/1550 nm కమ్యూనికేషన్ బ్యాండ్‌లకు దాదాపు పారదర్శకంగా ఉండటం వల్ల, కేవలం జెర్మేనియం (Ge)ను మాత్రమే ప్రవేశపెట్టవచ్చు.
Ge కి 0.8 eV డైరెక్ట్ బ్యాండ్‌గ్యాప్ ఉంది, ఇది O/C కమ్యూనికేషన్ బ్యాండ్‌ను కవర్ చేస్తుంది, కానీ సిలికాన్‌తో 4.2% లాటిస్ మిస్‌మ్యాచ్‌ను కలిగి ఉంది. డైరెక్ట్ గ్రోత్ కోసం డిస్‌లొకేషన్ సాంద్రత 4 × 10⁸ cm⁻² అంత ఎక్కువగా ఉంటుంది, మరియు డార్క్ కరెంట్ పూర్తిగా అందుబాటులో ఉండదు; అదే సమయంలో, Ge ఇన్‌డైరెక్ట్ బ్యాండ్‌గ్యాప్‌ను కలిగి ఉంది, మరియు దాని శోషణ గుణకం సహజంగా InGaAs కంటే ఒక పరిమాణ క్రమం తక్కువగా ఉంటుంది, ఇది ఒక సహజ బలహీనత.
2. కీలకమైన పురోగతి: వేవ్‌గైడ్ అనుసంధానం పనితీరులోని ప్రతిబంధకాన్ని తొలగిస్తుంది.
సాంప్రదాయ నిలువు సంఘటన ఫోటోడిటెక్టర్ల యొక్క "శోషణ పొడవు = క్యారియర్ సేకరణ మార్గం" అనేది "రెస్పాన్సివిటీ బ్యాండ్‌విడ్త్" తూకం కలిగి ఉంటుంది, దీని ఎగువ పరిమితి కేవలం 7GHz మాత్రమే;
ప్రస్తుతం, ప్రధాన పరికర మార్గాలు మూడు వర్గాలుగా విభజించబడ్డాయి:
వర్టికల్ పిన్: ఈ ప్రక్రియ పరిశ్రమలో అత్యంత సరళమైనది మరియు ప్రధానమైనది, ఇది జీరో బయాస్ వద్ద 40Gb/s మరియు >60GHz బ్యాండ్‌విడ్త్‌ను సాధిస్తుంది;
MSM మెటల్ సెమీకండక్టర్ మెటల్: అధిక-ఉష్ణోగ్రత డోపింగ్ అవసరం లేదు, బ్యాకెండ్‌లో ఇంటిగ్రేట్ చేయవచ్చు, అధిక డార్క్ కరెంట్ మరియు 40GHz కంటే ఎక్కువ బ్యాండ్‌విడ్త్‌ను కలిగి ఉంటుంది;
ఉన్నత శ్రేణి వేరియంట్లు:ప్రయాణ తరంగ ఫోటోడిటెక్టర్లుఅధిక బ్యాండ్‌విడ్త్ మరియు అధిక సాచురేషన్ ఫోటోకరెంట్‌ను సమతుల్యం చేస్తూ, మైక్రోవేవ్ ఫోటాన్ లింక్‌ల కోసం (TWPD) మరియు సింగిల్ లైన్ క్యారియర్ ఫోటోడిటెక్టర్లను (UTC) ఉపయోగిస్తారు.
3. పదార్థాలు మరియు పనితనం: 'లోపాలను' ప్రయోజనాలుగా మార్చడం
లాటిస్ అసమతుల్యత మరియు పనితీరు లోపాలకు ప్రతిస్పందనగా, పరిశ్రమ పరిణతి చెందిన పరిష్కారాలను అభివృద్ధి చేసింది:
రెండు దశల ఎపిటాక్సీ పద్ధతి: మొదట, 30-50nm తక్కువ-ఉష్ణోగ్రత బఫర్ పొరను పెంచుతారు, ఆపై లక్ష్య మందాన్ని చేరుకోవడానికి ఉష్ణోగ్రతను పెంచుతారు, దీనివల్ల డిస్లోకేషన్ సాంద్రత ~10 ⁷ cm ⁻ ² కు తగ్గుతుంది;
స్ట్రెయిన్ ఇంజనీరింగ్: Ge మరియు Si మధ్య ఉష్ణ వ్యాకోచ గుణకాలలో ఉన్న వ్యత్యాసం Ge ఫిల్మ్‌లో 0.2% బైయాక్సియల్ టెన్సైల్ స్ట్రెయిన్‌కు కారణమవుతుంది, దీని ఫలితంగా బ్యాండ్ గ్యాప్ 0.8 eV నుండి 0.77 eVకి నేరుగా తగ్గుతుంది మరియు అబ్సార్ప్షన్ ఎడ్జ్ 1.55 μm నుండి 1.61 μm వరకు విస్తరిస్తుంది, ఇది మొత్తం C+L బ్యాండ్‌ను కవర్ చేస్తుంది, మరియు L బ్యాండ్‌లోని అబ్సార్ప్షన్ కోఎఫిషియంట్ కూడా InGaAsతో సరిపోలగలదు;
CMOS ఇంటిగ్రేషన్: ఇది ఇంకా అన్వేషణా దశలోనే ఉంది. ఫ్రంట్ ఎండ్ ఇంటిగ్రేషన్ (FEOL) 750 ℃ ​​కంటే ఎక్కువ అధిక ఉష్ణోగ్రతలను తట్టుకోవలసి ఉంటుంది, అయితే బ్యాక్-ఎండ్ ఇంటిగ్రేషన్ (BEOL) ఉష్ణోగ్రతకు అనుకూలమైనది కానీ క్రిస్టల్ సబ్‌స్ట్రేట్‌లు లేకుండా ఉంటుంది, మరియు దీనికి ఇంకా ఒక ఏకీకృత పరిణతి చెందిన పరిష్కారం ఏర్పడలేదు. ప్రస్తుతం, పరిశ్రమ సాధారణంగా “90% సింగిల్-చిప్+బాహ్య” అనే మిశ్రమ మార్గాన్ని అనుసరిస్తోంది.లేజర్".