Ngano nga kinahanglan natong gamiton ang Ge isip photodetector

Ngano nga kinahanglan natong gamiton ang Ge isip usa kaphotodetector
1, Batakang pagposisyon: Ngano nga kinahanglan gamiton ang Ge isip photodetector
Sa silicon optical links, ang photodetector mao ang mga "translator" nga nag-convert sa optical signals balik ngadto sa electrical signals. Apan, ang silicon mismo adunay bandgap nga 1.12 eV ug halos transparent sa 1310/1550 nm communication bands, busa germanium (Ge) lang ang mahimong idugang.
Ang Ge adunay direktang bandgap nga 0.8 eV, nga nagtabon sa communication O/C band, apan adunay 4.2% nga lattice mismatch sa silicon. Ang dislocation density para sa direktang pagtubo moabot sa 4 × 10⁸cm⁻², ug ang dark current dili gyud magamit; Sa samang higayon, ang Ge adunay dili direktang bandgap, ug ang absorption coefficient niini natural nga usa ka order of magnitude nga mas ubos kay sa InGaAs, nga usa ka natural nga kahuyang.
2, Kinauyokan nga kalampusan: ang integrasyon sa waveguide nakabungkag sa bottleneck sa performance
Ang “absorption length=carrier collection path” sa tradisyonal nga vertical incidence photodetectors adunay “responsivity bandwidth” nga seesaw, nga adunay upper limit nga 7GHz lang;
Sa pagkakaron, ang mga nag-unang ruta sa aparato gibahin sa tulo ka mga kategorya:
Bertikal nga pin: Ang proseso mao ang pinakasimple ug mainstream sa industriya, nga nakab-ot ang 40Gb/s @ zero bias ug>60GHz bandwidth;
MSM Metal Semiconductor Metal: Dili kinahanglan ang high-temperature doping, mahimong i-integrate sa backend, adunay taas nga dark current, ug bandwidth nga sobra sa 40GHz;
Mga variant sa taas nga kalidad:Mga photodetector sa nagbiyahe nga balud(TWPD) ug single line carrier photodetectors (UTC) gigamit para sa microwave photon links, nga nagbalanse sa taas nga bandwidth ug taas nga saturation photocurrent.
3. Mga Materyales ug Pagkamamugnaon: Paghimo sa 'Mga Depekto' nga mga Bentaha
Agig tubag sa lattice mismatch ug mga kakulangan sa performance, ang industriya nakaugmad og mga hamtong nga solusyon:
Duha ka lakang nga pamaagi sa epitaxy: una, usa ka low-temperature buffer layer nga 30-50nm ang ipatubo, ug dayon ang temperatura dugangan aron maabot ang target nga gibag-on, nga makunhuran ang dislocation density ngadto sa ~10 ⁷ cm ⁻ ²;
Inhenyerya sa strain: Ang kalainan sa mga coefficient sa thermal expansion tali sa Ge ug Si moresulta sa 0.2% nga biaxial tensile strain sa Ge film, nga moresulta sa direktang pagkunhod sa band gap gikan sa 0.8 eV ngadto sa 0.77 eV ug usa ka absorption edge extension gikan sa 1.55 μm ngadto sa 1.61 μm, nga motabon sa tibuok C+L band, ug bisan ang absorption coefficient sa L band mahimong motakdo sa InGaAs;
Pag-integra sa CMOS: Anaa pa kini sa eksplorasyon. Ang front end integration (FEOL) kinahanglan nga makasugakod sa taas nga temperatura nga labaw sa 750 ℃, samtang ang back-end integration (BEOL) mahigalaon sa temperatura apan walay crystal substrates, ug wala pa makahimo og usa ka hiniusa nga hamtong nga solusyon. Sa pagkakaron, ang industriya kasagaran nagsagop sa usa ka sinagol nga ruta sa "90% single-chip + externallaser"."