परिचयInGaAs फोटोडिटेक्टर
उच्च प्रतिसाद आणिउच्च-गती फोटोडिटेक्टरसर्वप्रथम, InGaAs हे एक डायरेक्ट बँडगॅप सेमीकंडक्टर मटेरियल आहे, आणि त्याच्या बँडगॅपची रुंदी In आणि Ga यांच्या गुणोत्तराने नियंत्रित केली जाऊ शकते, ज्यामुळे वेगवेगळ्या तरंगलांबीच्या ऑप्टिकल सिग्नल्सचे डिटेक्शन शक्य होते. त्यापैकी, In0.53Ga0.47As हे InP सबस्ट्रेट लॅटिसशी उत्तम प्रकारे जुळते आणि ऑप्टिकल कम्युनिकेशन बँडमध्ये त्याचा प्रकाश शोषण गुणांक खूप जास्त असतो. याचा वापर सर्वात जास्त प्रमाणात तयार करण्यासाठी केला जातो.फोटोडिटेक्टरआणि त्यात सर्वात उत्कृष्ट डार्क करंट आणि रिस्पॉन्सिव्हिटी कामगिरी देखील आहे. दुसरे म्हणजे, InGaAs आणि InP या दोन्ही मटेरियलमध्ये तुलनेने उच्च इलेक्ट्रॉन ड्रिफ्ट वेग असतो, आणि त्यांचा सॅचुरेटेड इलेक्ट्रॉन ड्रिफ्ट वेग अंदाजे 1×10⁷ सेमी/सेकंद असतो. त्याच वेळी, विशिष्ट इलेक्ट्रिक फील्डमध्ये, InGaAs आणि InP मटेरियल इलेक्ट्रॉन वेग ओव्हरशूट प्रभाव दर्शवतात, आणि त्यांचा ओव्हरशूट वेग अनुक्रमे 4×10⁷ सेमी/सेकंद आणि 6×10⁷ सेमी/सेकंद पर्यंत पोहोचतो. हे उच्च क्रॉसिंग बँडविड्थ मिळविण्यासाठी अनुकूल आहे. सध्या, ऑप्टिकल कम्युनिकेशनसाठी InGaAs फोटोडिटेक्टर हे सर्वात मुख्य प्रवाहातील फोटोडिटेक्टर आहेत. बाजारात, सरफेस-इन्सिडेंट कपलिंग पद्धत सर्वात सामान्य आहे. 25 Gaud/s आणि 56 Gaud/s असलेले सरफेस-इन्सिडेंट डिटेक्टर उत्पादने आधीच मोठ्या प्रमाणावर उत्पादित केली जाऊ शकतात. लहान आकाराचे, बॅक-इन्सिडेंट आणि उच्च-बँडविड्थ असलेले सरफेस-इन्सिडेंट डिटेक्टर देखील विकसित केले गेले आहेत, जे प्रामुख्याने उच्च वेग आणि उच्च सॅचुरेशन यांसारख्या अनुप्रयोगांसाठी आहेत. तथापि, त्यांच्या कपलिंग पद्धतींच्या मर्यादांमुळे, सरफेस इन्सिडेंट डिटेक्टरना इतर ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणांसोबत एकत्रित करणे कठीण आहे. त्यामुळे, ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक इंटिग्रेशनच्या वाढत्या मागणीमुळे, उत्कृष्ट कार्यक्षमता असलेले आणि इंटिग्रेशनसाठी योग्य असलेले वेव्हगाइड कपल्ड InGaAs फोटोडिटेक्टर्स हळूहळू संशोधनाचा केंद्रबिंदू बनले आहेत. त्यापैकी, 70GHz आणि 110GHz चे व्यावसायिक InGaAs फोटोडिटेक्टर मॉड्यूल्स जवळजवळ सर्वच वेव्हगाइड कपलिंग स्ट्रक्चर्सचा अवलंब करतात. सबस्ट्रेट मटेरियलमधील फरकानुसार, वेव्हगाइड कपल्ड InGaAs फोटोडिटेक्टर्सचे मुख्यत्वे दोन प्रकारांमध्ये वर्गीकरण केले जाऊ शकते: INP-आधारित आणि Si-आधारित. InP सबस्ट्रेट्सवर एपिटॅक्सियल पद्धतीने वाढवलेले मटेरियल उच्च दर्जाचे असते आणि ते उच्च-कार्यक्षमतेच्या उपकरणांच्या निर्मितीसाठी अधिक योग्य आहे. तथापि, Si सबस्ट्रेट्सवर वाढवलेल्या किंवा जोडलेल्या III-V ग्रुप मटेरियल्सच्या बाबतीत, InGaAs मटेरियल आणि Si सबस्ट्रेट्समधील विविध विसंगतींमुळे, मटेरियल किंवा इंटरफेसचा दर्जा तुलनेने कमी असतो आणि उपकरणांच्या कार्यक्षमतेत सुधारणेला अजूनही बराच वाव आहे.
विविध उपयोजन वातावरणांमध्ये, विशेषतः अत्यंत प्रतिकूल परिस्थितीत, फोटोडिटेक्टरची स्थिरता हा देखील व्यावहारिक उपयोगांमधील एक महत्त्वाचा घटक आहे. अलिकडच्या वर्षांत, पेरोव्स्काईट, सेंद्रिय आणि द्विमितीय पदार्थांसारख्या नवीन प्रकारच्या डिटेक्टर्सनी खूप लक्ष वेधले आहे, परंतु पर्यावरणीय घटकांमुळे हे पदार्थ स्वतःच सहज प्रभावित होत असल्यामुळे, त्यांना दीर्घकालीन स्थिरतेच्या बाबतीत अजूनही अनेक आव्हानांचा सामना करावा लागत आहे. त्याचबरोबर, नवीन पदार्थांच्या एकत्रीकरणाची प्रक्रिया अजूनही परिपक्व झालेली नाही आणि मोठ्या प्रमाणावरील उत्पादन व कामगिरीतील सातत्यासाठी अधिक संशोधनाची आवश्यकता आहे.
जरी सध्या इंडक्टर्सच्या वापरामुळे उपकरणांची बँडविड्थ प्रभावीपणे वाढवता येत असली तरी, डिजिटल ऑप्टिकल कम्युनिकेशन सिस्टीममध्ये ते लोकप्रिय नाही. त्यामुळे, नकारात्मक परिणाम टाळून उपकरणाचे पॅरासिटिक RC पॅरामीटर्स आणखी कमी करणे, ही हाय-स्पीड फोटोडिटेक्टरच्या संशोधनाच्या दिशांपैकी एक आहे. दुसरे म्हणजे, वेव्हगाईड कपल्ड फोटोडिटेक्टर्सची बँडविड्थ जसजशी वाढत आहे, तसतसे बँडविड्थ आणि रिस्पॉन्सिव्हिटीमधील मर्यादा पुन्हा निर्माण होऊ लागली आहे. २००GHz पेक्षा जास्त ३dB बँडविड्थ असलेले Ge/Si फोटोडिटेक्टर्स आणि InGaAs फोटोडिटेक्टर्स नोंदवले गेले असले तरी, त्यांची रिस्पॉन्सिव्हिटी समाधानकारक नाही. चांगली रिस्पॉन्सिव्हिटी कायम ठेवून बँडविड्थ कशी वाढवायची हा एक महत्त्वाचा संशोधनाचा विषय आहे, ज्याचे निराकरण करण्यासाठी नवीन प्रक्रिया-सुसंगत सामग्री (उच्च गतिशीलता आणि उच्च शोषण गुणांक) किंवा नवीन हाय-स्पीड उपकरण संरचनांचा वापर आवश्यक असू शकतो. याव्यतिरिक्त, जसजशी उपकरणाची बँडविड्थ वाढेल, तसतसे मायक्रोवेव्ह फोटोनिक लिंक्समधील डिटेक्टर्सच्या वापराची परिस्थिती हळूहळू वाढेल. ऑप्टिकल कम्युनिकेशनमधील कमी ऑप्टिकल पॉवर इन्सिडन्स आणि उच्च-संवेदनशीलता डिटेक्शनच्या विपरीत, या परिस्थितीत, उच्च बँडविड्थच्या आधारावर, उच्च-पॉवर इन्सिडन्ससाठी उच्च सॅचुरेशन पॉवरची मागणी असते. तथापि, उच्च-बँडविड्थ उपकरणे सहसा लहान आकाराच्या संरचना वापरतात, त्यामुळे उच्च-गती आणि उच्च-सॅचुरेशन-पॉवर असलेले फोटोडिटेक्टर्स तयार करणे सोपे नसते, आणि उपकरणांच्या कॅरियर एक्सट्रॅक्शन आणि उष्णता उत्सर्जनामध्ये पुढील नवकल्पनांची आवश्यकता असू शकते. शेवटी, उच्च-गती डिटेक्टर्सचा डार्क करंट कमी करणे ही लॅटिस मिसमॅच असलेल्या फोटोडिटेक्टर्सना सोडवावी लागणारी एक समस्या आहे. डार्क करंट मुख्यत्वे पदार्थाच्या क्रिस्टल गुणवत्तेशी आणि पृष्ठभागाच्या स्थितीशी संबंधित असतो. म्हणून, उच्च-गुणवत्तेची हेटरोएपिटॅक्सी किंवा लॅटिस मिसमॅच सिस्टीममधील बॉन्डिंग यांसारख्या प्रमुख प्रक्रियांसाठी अधिक संशोधन आणि गुंतवणुकीची आवश्यकता आहे.
पोस्ट करण्याची वेळ: २० ऑगस्ट २०२५