Miks me peame Ge-d fotodetektorina kasutama?

Miks me peame Ge-d kasutama?fotodetektor
1. Põhipositsioneerimine: miks on vaja Ge-d fotodetektorina kasutada?
Räni optilistes ühendustes on fotodetektorid need „tõlkijad“, mis muundavad optilised signaalid tagasi elektrilisteks signaalideks. Räni enda keelutsoon on aga 1,12 eV ja see on peaaegu läbipaistev 1310/1550 nm sideribadele, seega saab sinna sisse viia ainult germaaniumi (Ge).
Ge-l on otsene keelutsoon 0,8 eV, mis katab kommunikatsiooni O/C-riba, kuid millel on 4,2% võre mittevastavus räni suhtes. Otsese kasvu dislokatsioonitihedus on koguni 4 × 10⁸ cm⁻² ja tumevool on täielikult kättesaamatu; samal ajal on Ge-l kaudne keelutsoon ja selle neeldumistegur on loomulikult ühe suurusjärgu võrra madalam kui InGaAs-il, mis on loomulik nõrkus.
2. Põhiline läbimurre: lainejuhtide integreerimine murrab jõudluse kitsaskohad
Traditsiooniliste vertikaalse langevusega fotodetektorite „neeldumispikkus = kandesageduse kogumistee” omab „tundlikkusriba laiuse” kõikumist, mille ülempiir on vaid 7 GHz;
Praegu jagunevad peamised seadmete marsruudid kolme kategooriasse:
Vertikaalne tihvt: protsess on tööstuses kõige lihtsam ja levinum, saavutades 40 Gb/s nullnihkega ja >60 GHz ribalaiuse;
MSM metallpooljuhtmetall: pole vaja kõrge temperatuuriga dopeerimist, saab integreerida taustsüsteemi, sellel on kõrge tumevool ja ribalaius üle 40 GHz;
Tipptasemel variandid:Liikuvlaine fotodetektoridMikrolaine-footonlinkide jaoks kasutatakse TWPD-d ja üheliinilisi kandefotodetektoreid (UTC), tasakaalustades suurt ribalaiust ja suurt küllastusfotovoolu.
3. Materjalid ja käsitöö: „Defektide” muutmine eelisteks
Võrgustiku mittevastavuse ja jõudluse puudujääkide lahendamiseks on tööstusharu välja töötanud küpsed lahendused:
Kaheastmeline epitaksia meetod: esmalt kasvatatakse 30–50 nm paksune madalatemperatuurne puhverkiht ja seejärel tõstetakse temperatuuri sihtpaksuse saavutamiseks, vähendades dislokatsioonitihedust ~10⁷ cm⁻²-ni;
Tüvekonstruktsioon: Ge ja Si soojuspaisumistegurite erinevus põhjustab Ge-kiles 0,2% kahesuunalise tõmbepinge, mille tulemuseks on otsene keelutsooni vähenemine 0,8 eV-lt 0,77 eV-ni ja neeldumisserva pikenemine 1,55 μm-lt 1,61 μm-ni, kattes kogu C+L-riba, ja isegi L-riba neeldumiskoefitsient võib vastata InGaAs-i omale;
CMOS-integratsioon: See on alles uurimisjärgus. Esiotsa integratsioon (FEOL) peab vastu pidama kõrgetele temperatuuridele üle 750 ℃, samas kui tagaotsa integratsioon (BEOL) on temperatuurisõbralik, kuid ilma kristallsubstraatideta ja pole veel moodustanud ühtset küpset lahendust. Praegu kasutab tööstusharu üldiselt segameetodit „90% ühekiibiline + välinelaser„.“