आपल्याला Ge चा वापर का करावा लागतो?फोटोडिटेक्टर
१. मूलभूत स्थाननिश्चिती: फोटोडिटेक्टर म्हणून Ge वापरणे का आवश्यक आहे?
सिलिकॉन ऑप्टिकल लिंक्समध्ये, फोटोडिटेक्टर हे 'अनुवादक' असतात जे ऑप्टिकल सिग्नल्सचे पुन्हा इलेक्ट्रिकल सिग्नल्समध्ये रूपांतर करतात. तथापि, सिलिकॉनचा स्वतःचा बँडगॅप १.१२ eV असतो आणि ते १३१०/१५५० nm कम्युनिकेशन बँड्ससाठी जवळजवळ पारदर्शक असते, त्यामुळे त्यात फक्त जर्मेनियम (Ge) वापरले जाऊ शकते.
Ge मध्ये 0.8 eV चा डायरेक्ट बँडगॅप आहे, जो कम्युनिकेशन O/C बँडला व्यापतो, परंतु सिलिकॉनसोबत त्याचा 4.2% लॅटिस मिसमॅच आहे. डायरेक्ट ग्रोथसाठी डिसलोकेशन डेन्सिटी 4 × 10 ⁸ cm ⁻ ² इतकी जास्त असते आणि डार्क करंट पूर्णपणे अनुपलब्ध असतो; त्याच वेळी, Ge मध्ये इनडायरेक्ट बँडगॅप असतो आणि त्याचा ॲबसॉर्प्शन कोएफिशिएंट नैसर्गिकरित्या InGaAs पेक्षा एका परिमाणाच्या क्रमाने कमी असतो, जी एक नैसर्गिक कमजोरी आहे.
२、 मुख्य यश: वेव्हगाईड एकत्रीकरणामुळे कार्यक्षमतेतील अडथळा दूर होतो
पारंपारिक उभ्या आपतन फोटोडिटेक्टर्सच्या "शोषण लांबी = वाहक संकलन मार्ग" मध्ये "प्रतिसाद बँडविड्थ" चा चढ-उतार असतो, ज्याची वरची मर्यादा फक्त 7GHz आहे;
सध्या, मुख्य प्रवाहातील डिव्हाइस मार्गांचे तीन श्रेणींमध्ये वर्गीकरण केले आहे:
व्हर्टिकल पिन: ही प्रक्रिया उद्योगातील सर्वात सोपी आणि मुख्य प्रवाहातील आहे, ज्यामुळे शून्य बायसवर 40Gb/s आणि >60GHz बँडविड्थ साध्य होते;
एमएसएम (MSM) मेटल सेमीकंडक्टर मेटल: उच्च-तापमान डोपिंगची आवश्यकता नाही, बॅकएंडमध्ये एकत्रित केले जाऊ शकते, उच्च डार्क करंट आहे आणि 40GHz पेक्षा जास्त बँडविड्थ आहे;
उच्च श्रेणीचे प्रकार:प्रवासी तरंग फोटोडिटेक्टर्स(TWPD) आणि सिंगल लाइन कॅरियर फोटोडिटेक्टर्स (UTC) यांचा उपयोग मायक्रोवेव्ह फोटॉन लिंक्ससाठी केला जातो, जे उच्च बँडविड्थ आणि उच्च सॅचुरेशन फोटोकरंटमध्ये संतुलन साधतात.
३. साहित्य आणि कारागिरी: 'उणिवांचे' फायद्यांमध्ये रूपांतर करणे
लॅटिसमधील विसंगती आणि कार्यक्षमतेतील उणिवांना प्रतिसाद म्हणून, उद्योगाने परिपक्व उपाय विकसित केले आहेत:
दोन-टप्प्यांची एपिटॅक्सी पद्धत: प्रथम, 30-50nm चा कमी-तापमानाचा बफर थर वाढवला जातो, आणि नंतर लक्ष्यित जाडीपर्यंत पोहोचण्यासाठी तापमान वाढवले जाते, ज्यामुळे डिसलोकेशन घनता ~10 ⁷ cm ⁻ ² पर्यंत कमी होते;
स्ट्रेन इंजिनिअरिंग: Ge आणि Si मधील थर्मल विस्तार गुणांकांमधील फरकामुळे Ge फिल्ममध्ये 0.2% बायअॅक्सियल टेन्साइल स्ट्रेन निर्माण होईल, ज्यामुळे डायरेक्ट बँड गॅप 0.8 eV वरून 0.77 eV पर्यंत कमी होईल आणि ॲबसॉर्प्शन एज 1.55 μm वरून 1.61 μm पर्यंत वाढेल, ज्यामुळे संपूर्ण C+L बँड व्यापला जाईल आणि L बँडमधील ॲबसॉर्प्शन गुणांक InGaAs च्या गुणांकाशी जुळू शकेल;
CMOS एकत्रीकरण: हे अजूनही अन्वेषणाच्या टप्प्यात आहे. फ्रंट-एंड एकत्रीकरणाला (FEOL) ७५० ℃ पेक्षा जास्त तापमान सहन करावे लागते, तर बॅक-एंड एकत्रीकरण (BEOL) तापमानास अनुकूल असले तरी त्यात क्रिस्टल सबस्ट्रेट्सची आवश्यकता नसते आणि यावर अद्याप एकसंध, परिपक्व तोडगा निघालेला नाही. सध्या, उद्योगक्षेत्रात साधारणपणे “९०% सिंगल-चिप+एक्सटर्नल” हा मिश्र मार्ग अवलंबला जातो.लेझर".
पोस्ट करण्याची वेळ: २३ जून २०२६