InGaAs फोटोडिटेक्टर सादर करा

परिचय द्याInGaAs फोटोडिटेक्टर

उच्च-प्रतिसाद मिळविण्यासाठी InGaAs हे एक आदर्श साहित्य आहे आणिहाय-स्पीड फोटोडिटेक्टर. प्रथम, InGaAs हा एक थेट बँडगॅप सेमीकंडक्टर मटेरियल आहे आणि त्याची बँडगॅप रुंदी In आणि Ga मधील गुणोत्तराने नियंत्रित केली जाऊ शकते, ज्यामुळे वेगवेगळ्या तरंगलांबींच्या ऑप्टिकल सिग्नलचा शोध घेणे शक्य होते. त्यापैकी, In0.53Ga0.47As हे InP सब्सट्रेट जाळीशी पूर्णपणे जुळते आणि ऑप्टिकल कम्युनिकेशन बँडमध्ये खूप उच्च प्रकाश शोषण गुणांक आहे. हे तयार करण्यासाठी सर्वात जास्त वापरले जाणारे आहेफोटोडिटेक्टरआणि त्यात सर्वात उत्कृष्ट गडद प्रवाह आणि प्रतिसादात्मक कामगिरी देखील आहे. दुसरे म्हणजे, InGaAs आणि InP दोन्ही पदार्थांमध्ये तुलनेने उच्च इलेक्ट्रॉन ड्रिफ्ट वेग आहेत, त्यांच्या संतृप्त इलेक्ट्रॉन ड्रिफ्ट वेग अंदाजे 1×107cm/s आहेत. दरम्यान, विशिष्ट विद्युत क्षेत्रांमध्ये, InGaAs आणि InP पदार्थ इलेक्ट्रॉन वेग ओव्हरशूट प्रभाव प्रदर्शित करतात, त्यांच्या ओव्हरशूट वेग अनुक्रमे 4×107cm/s आणि 6×107cm/s पर्यंत पोहोचतात. हे उच्च क्रॉसिंग बँडविड्थ प्राप्त करण्यासाठी अनुकूल आहे. सध्या, InGaAs फोटोडिटेक्टर हे ऑप्टिकल कम्युनिकेशनसाठी सर्वात मुख्य प्रवाहातील फोटोडिटेक्टर आहेत. बाजारात, पृष्ठभाग-घटना जोडणी पद्धत सर्वात सामान्य आहे. 25 Gaud/s आणि 56 Gaud/s असलेले पृष्ठभाग-घटना शोधक उत्पादने आधीच मोठ्या प्रमाणात उत्पादित केली जाऊ शकतात. लहान आकाराचे, बॅक-इन्सिडेंट आणि उच्च-बँडविड्थ पृष्ठभाग-घटना शोधक देखील विकसित केले गेले आहेत, प्रामुख्याने उच्च गती आणि उच्च संतृप्तता सारख्या अनुप्रयोगांसाठी. तथापि, त्यांच्या जोडणी पद्धतींच्या मर्यादांमुळे, पृष्ठभाग घटना शोधकांना इतर ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणांसह एकत्रित करणे कठीण आहे. म्हणूनच, ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक एकत्रीकरणाच्या वाढत्या मागणीसह, उत्कृष्ट कामगिरी आणि एकत्रीकरणासाठी योग्य असलेले वेव्हगाइड जोडलेले InGaAs फोटोडिटेक्टर हळूहळू संशोधनाचे केंद्रबिंदू बनले आहेत. त्यापैकी, 70GHz आणि 110GHz चे व्यावसायिक InGaAs फोटोडिटेक्टर मॉड्यूल जवळजवळ सर्व वेव्हगाइड जोडणी संरचना स्वीकारतात. सब्सट्रेट मटेरियलमधील फरकानुसार, वेव्हगाइड जोडलेले InGaAs फोटोडिटेक्टर प्रामुख्याने दोन प्रकारांमध्ये वर्गीकृत केले जाऊ शकतात: INP-आधारित आणि Si-आधारित. InP सब्सट्रेट्सवरील एपिटॅक्सियल मटेरियल उच्च दर्जाचे आहे आणि उच्च-कार्यक्षमता उपकरणांच्या निर्मितीसाठी अधिक योग्य आहे. तथापि, Si सब्सट्रेट्सवर वाढवलेल्या किंवा बंधनित केलेल्या III-V गट सामग्रीसाठी, InGaAs मटेरियल आणि Si सब्सट्रेट्समधील विविध विसंगतींमुळे, सामग्री किंवा इंटरफेस गुणवत्ता तुलनेने खराब आहे आणि उपकरणांच्या कामगिरीमध्ये सुधारणा करण्यासाठी अजूनही बराच वाव आहे.

विविध अनुप्रयोग वातावरणात, विशेषतः अत्यंत परिस्थितीत, फोटोडिटेक्टरची स्थिरता ही व्यावहारिक अनुप्रयोगांमधील एक प्रमुख घटक आहे. अलिकडच्या वर्षांत, पेरोव्स्काईट, सेंद्रिय आणि द्विमितीय पदार्थांसारखे नवीन प्रकारचे डिटेक्टर, ज्यांनी बरेच लक्ष वेधले आहे, त्यांना दीर्घकालीन स्थिरतेच्या बाबतीत अजूनही अनेक आव्हानांना तोंड द्यावे लागते कारण त्या पदार्थांवर पर्यावरणीय घटकांचा सहज परिणाम होतो. दरम्यान, नवीन पदार्थांची एकत्रीकरण प्रक्रिया अद्याप परिपक्व झालेली नाही आणि मोठ्या प्रमाणात उत्पादन आणि कामगिरीच्या सुसंगततेसाठी आणखी शोध आवश्यक आहे.

जरी सध्या इंडक्टर्सचा वापर उपकरणांची बँडविड्थ प्रभावीपणे वाढवू शकतो, परंतु डिजिटल ऑप्टिकल कम्युनिकेशन सिस्टीममध्ये ते लोकप्रिय नाही. म्हणूनच, डिव्हाइसचे परजीवी आरसी पॅरामीटर्स आणखी कमी करण्यासाठी नकारात्मक परिणाम कसे टाळायचे हे हाय-स्पीड फोटोडिटेक्टरच्या संशोधन दिशानिर्देशांपैकी एक आहे. दुसरे म्हणजे, वेव्हगाइड जोडलेल्या फोटोडिटेक्टरची बँडविड्थ वाढत असताना, बँडविड्थ आणि प्रतिसादक्षमतेमधील मर्यादा पुन्हा उदयास येऊ लागते. जरी २००GHz पेक्षा जास्त ३dB बँडविड्थ असलेले Ge/Si फोटोडिटेक्टर आणि InGaAs फोटोडिटेक्टर नोंदवले गेले असले तरी, त्यांच्या जबाबदाऱ्या समाधानकारक नाहीत. चांगली जबाबदारी राखताना बँडविड्थ कशी वाढवायची हा एक महत्त्वाचा संशोधन विषय आहे, ज्याचे निराकरण करण्यासाठी नवीन प्रक्रिया-सुसंगत साहित्य (उच्च गतिशीलता आणि उच्च शोषण गुणांक) किंवा नवीन हाय-स्पीड डिव्हाइस स्ट्रक्चर्सची ओळख आवश्यक असू शकते. याव्यतिरिक्त, डिव्हाइस बँडविड्थ वाढत असताना, मायक्रोवेव्ह फोटोनिक लिंक्समध्ये डिटेक्टरच्या अनुप्रयोग परिस्थिती हळूहळू वाढतील. ऑप्टिकल कम्युनिकेशनमधील लहान ऑप्टिकल पॉवर घटना आणि उच्च-संवेदनशीलता शोधण्याच्या विपरीत, उच्च बँडविड्थच्या आधारावर, उच्च-शक्ती घटनांसाठी उच्च संतृप्ति उर्जा मागणी असते. तथापि, उच्च-बँडविड्थ उपकरणे सहसा लहान-आकाराच्या संरचनांचा अवलंब करतात, म्हणून उच्च-गती आणि उच्च-संतृप्ति-शक्ती फोटोडिटेक्टर तयार करणे सोपे नसते आणि उपकरणांच्या वाहक निष्कर्षण आणि उष्णता नष्ट करण्यात पुढील नवकल्पनांची आवश्यकता असू शकते. शेवटी, हाय-स्पीड डिटेक्टरचा गडद प्रवाह कमी करणे ही एक समस्या आहे जी जाळी जुळत नसलेल्या फोटोडिटेक्टरना सोडवावी लागते. गडद प्रवाह मुख्यतः सामग्रीच्या क्रिस्टल गुणवत्तेशी आणि पृष्ठभागाच्या स्थितीशी संबंधित आहे. म्हणून, उच्च-गुणवत्तेच्या हेटेरोएपिटॅक्सी किंवा जाळी जुळत नसलेल्या प्रणालींअंतर्गत बाँडिंगसारख्या प्रमुख प्रक्रियांना अधिक संशोधन आणि गुंतवणूकीची आवश्यकता असते.