Pikeun optoelectronics basis silikon, photodetectors silikon
Photodetectorsngarobah sinyal lampu kana sinyal listrik, jeung salaku ongkos mindahkeun data terus ningkat, photodetectors-speed tinggi terpadu jeung platform optoeléktronik basis silikon geus jadi konci pikeun puseur data generasi saterusna jeung jaringan telekomunikasi. Tulisan ieu bakal masihan tinjauan potodetektor gancang-gancang canggih, kalayan tekenan kana germanium dumasar silikon (Ge atanapi Si photodetector)potodetéktor silikonpikeun téknologi optoeléktronik terpadu.
Germanium mangrupikeun bahan anu pikaresepeun pikeun deteksi lampu infra beureum caket dina platform silikon sabab cocog sareng prosés CMOS sareng gaduh daya serep anu kuat dina panjang gelombang telekomunikasi. Struktur photodetector Ge / Si anu paling umum nyaéta dioda pin, dimana germanium intrinsik diapit antara daérah P-type sareng N-type.
Struktur alat Gambar 1 nembongkeun pin nangtung has Ge atawaIeu photodetectorstruktur:
Fitur utama ngawengku: germanium nyerep lapisan tumuwuh dina substrat silikon; Dipaké pikeun ngumpulkeun p sarta n kontak operator muatan; Gandeng Waveguide pikeun nyerep cahaya efisien.
Tumuwuh epitaxial: Tumuwuh germanium kualitas luhur dina silikon téh nangtang alatan 4.2% kisi mismatch antara dua bahan. Prosés pertumbuhan dua léngkah biasana dianggo: suhu rendah (300-400 ° C) pertumbuhan lapisan panyangga sareng suhu luhur (luhureun 600 ° C) déposisi germanium. Metoda ieu mantuan ngadalikeun dislocations threading disababkeun ku mismatches kisi. Annealing pos-tumuwuh dina 800-900 ° C salajengna ngurangan dénsitas dislokasi threading mun ngeunaan 10^7 cm^-2. Ciri kinerja: Paling canggih Ge / Si PIN photodetector bisa ngahontal: responsiveness, > 0.8A / W dina 1550 nm; Bandwidth,> 60 GHz; Arus poék, <1 μA dina bias -1 V.
Integrasi sareng platform optoelectronics basis silikon
Integrasi tinaphotodetectors-speed tinggikalawan platform optoelectronics basis silikon nyandak panarima transmisi optik canggih tur interconnects. Dua métode integrasi utama nyaéta kieu: Integrasi hareup-tungtung (FEOL), dimana photodetector jeung transistor anu sakaligus dijieun dina substrat silikon sahingga pikeun ngolah-suhu luhur, tapi nyokot wewengkon chip. Balik-tungtung integrasi (BEOL). Photodetectors dijieun dina luhureun logam pikeun ngahindarkeun gangguan CMOS, tapi diwatesan ku hawa processing handap.
angka 2: Responsiveness sarta rubakpita tina hiji-speed tinggi photodetector Ge / Si
Aplikasi puseur data
Photodetectors-speed tinggi mangrupakeun komponén konci dina generasi saterusna interkonéksi puseur data. Aplikasi utama di antarana: transceiver optik: 100G, 400G sareng ongkos anu langkung luhur, nganggo modulasi PAM-4; Aphotodetector rubakpita tinggi(> 50 GHz) diperlukeun.
Sirkuit terpadu optoelectronic basis Silicon: integrasi monolithic of detektor jeung modulator sareng komponenana séjén; Mesin optik anu kompak sareng berprestasi tinggi.
Arsitéktur disebarkeun: interkonéksi optik antara komputasi disebarkeun, neundeun, jeung neundeun; Nyetir paménta pikeun hémat énergi, potodetéktor bandwidth tinggi.
outlook hareup
Masa depan detektor poto-speed tinggi optoeléktronik terpadu bakal nunjukkeun tren ieu:
Laju data anu langkung luhur: Ngadorong pamekaran transceiver 800G sareng 1.6T; Photodetectors kalawan rubakpita leuwih gede ti 100 GHz diperlukeun.
Ningkatkeun integrasi: integrasi chip tunggal bahan III-V sareng silikon; Téknologi integrasi 3D canggih.
Bahan anyar: Ngajalajah bahan dua diménsi (sapertos graphene) pikeun deteksi lampu ultra-gancang; A alloy Grup IV anyar pikeun sinyalna panjang gelombang nambahan.
Aplikasi anu muncul: LiDAR sareng aplikasi sensing anu sanés nyababkeun pamekaran APD; Aplikasi foton gelombang mikro merlukeun photodetectors linieritas tinggi.
Photodetectors-speed tinggi, utamana Ge atawa Si photodetectors, geus jadi supir konci optoelectronics basis silikon jeung komunikasi optik generasi saterusna. Kamajuan anu terus-terusan dina bahan, desain alat, sareng téknologi integrasi penting pikeun nyumponan tungtutan rubakpita pusat data sareng jaringan telekomunikasi anu bakal datang. Salaku widang terus mekar, urang bisa ngaharepkeun ningali photodetectors kalawan rubakpita luhur, noise handap, sarta integrasi seamless kalawan sirkuit éléktronik jeung photonic.
waktos pos: Jan-20-2025