Silikon əsaslı optoelektronika, silikon fotodetektorları üçün
Fotodetektorlarİşıq siqnallarını elektrik siqnallarına çevirin və məlumat ötürmə nisbətləri yaxşılaşdırmağa davam etdikcə, silikon əsaslı optoelektronika platformaları ilə inteqrasiya edilmiş yüksək sürətli fotodetektorlar növbəti nəsil məlumat mərkəzləri və telekommunikasiya şəbəkələrində açar hala gəldi. Bu məqalə, silikon əsaslı germanium (GE və ya SI fotoqramı) vurğu ilə inkişaf etmiş yüksək sürətli fotodetektorların icmalını təqdim edəcəkdirSilikon fotoqramlarıİnteqrasiya edilmiş optoelektronika texnologiyası üçün.
Germanium, silikon platformalarında infraqırmızı işıq aşkarlanması üçün cəlbedici bir materialdır, çünki CMOS prosesləri ilə uyğun gəlir və telekommunikasiya dalğa uzunluğunda olduqca güclü bir udma var. Ən çox yayılmış Ge / Si fotodetektor quruluşu, intrinsik germaniumun P tipi və n tipli bölgələr arasında səpələndiyi pin diodsıdır.
Cihaz quruluşu Şəkil 1 tipik bir şaquli pine ge və yaSi fotodetektoruQuruluş:
Əsas xüsusiyyətlərə aşağıdakılar daxildir: Silikon substratında böyüdülmüş germanium udma təbəqəsi; P və N-ni doldurma daşıyıcılarının kontaktı toplamaq üçün istifadə olunur; Səmərəli işıq udma üçün dalğaguide birləşməsi.
Epitaxial böyümə: Silikonla yüksək keyfiyyətli germaniumun böyüyən iki material arasında 4.2% uyğunsuzluq səbəbiylə çətin olur. İki addımlı böyümə prosesi ümumiyyətlə istifadə olunur: aşağı temperatur (300-400 ° C) tampon qat böyüməsi və yüksək temperatur (600 ° C) Almaniyanı çökür. Bu üsul, lattice uyğunsuzluqların səbəb olduğu yivli dislokasiyalara nəzarət etməyə kömək edir. 800-900 ° C-də artım sonrası ilkinlik, təxminən 10 ^ 7 sm ^ -2-ə qədər yivli dislokasiya sıxlığını azaldır. Performans xüsusiyyətləri: Ən qabaqcıl Ge / Si pin photodetector nail ola bilər: cavabdarlıq,> 0.8a / w 1550 nm; Bant genişliyi,> 60 GHz; Qaranlıq cərəyan, <1 μA-da -1 vias.
Silikon əsaslı optoelektronika platformaları ilə inteqrasiya
İnteqrasiyasıYüksək sürətli photodetektorlarSilikon əsaslı optoelektronika platformaları ilə qabaqcıl optik ötürücülər və bir-birinə bağlıdır. İki əsas inteqrasiya metodu aşağıdakılardır: fotodetektor və tranzistorun eyni zamanda yüksək temperaturun emalı üçün bir silikon substratında, lakin çip sahəsinə aparan bir silikon substratda istehsal olunur. Arxa ucu inteqrasiya (Beol). PhotoSetector, CMO-lara müdaxilənin qarşısını almaq üçün metalın üstündə istehsal olunur, lakin emal temperaturu daha aşağı səviyyədədir.
Şəkil 2: Yüksək sürətli bir ge / si fotodetektorunun cavab və bant genişliyi
Məlumat Mərkəzi tətbiqi
Yüksək sürətli photodetektorlar, məlumat mərkəzinin növbəti nəslindəki əsas komponentdir. Əsas tətbiqlərə aşağıdakılar daxildir: Optik ötürücülər: 100 q, 400g və pam-4 modulyasiyasından istifadə edərək; BirYüksək bant genişliyi fotoqramı(> 50 GHz) tələb olunur.
Silikon əsaslı optoelektronik inteqrasiya edilmiş dövrə: Detektorun modulyatoru və digər komponentləri ilə monolit inteqrasiyası; Kompakt, yüksək performanslı bir optik mühərrik.
Paylanmış memarlıq: paylanmış hesablama, saxlama və saxlama arasında optik bir əlaqə; Enerji səmərəli, yüksək bantlı fotooretektora olan tələbi idarə etmək.
Gələcək dünyagörüşü
İnteqrasiya edilmiş optoelektronik yüksək sürətli photodetektorların gələcəyi aşağıdakı meylləri göstərəcəkdir:
Daha yüksək məlumat dərəcələri: 800 q və 1.6t ötürücülərin inkişafını idarə etmək; 100 GHz-dən çox bant genişliyi olan fotodetektorlar tələb olunur.
Təkmilləşdirilmiş inteqrasiya: III-V material və silikonun tək çip inteqrasiyası; Advanced 3D inteqrasiya texnologiyası.
Yeni materiallar: ultrafast işıq aşkarlanması üçün iki ölçülü materialları (qrafen kimi) araşdırmaq; Genişləndirilmiş dalğa uzunluğu əhatə dairəsi üçün yeni bir qrup IV ərintisi.
İnkişaf etməkdə olan müraciətlər: Lidar və digər hiss etmə tətbiqləri APD-nin inkişafını idarə edir; Mikrodalğalı foton tətbiqləri yüksək xətti fotodetektoru tələb edir.
Xüsusilə ge və ya si photoetectors, xüsusən də si fotoellektektorlar, silikon əsaslı optoelektronikanın əsas sürücüsünə və sonrakı nəsil optik rabitələrin açar sürücüsünə çevrilmişdir. Materiallarda, cihaz dizaynında və inteqrasiya texnologiyalarındakı irəliləyişlər gələcək məlumat mərkəzlərinin və telekommunikasiya şəbəkələrinin artan bant genişliyi tələblərini ödəmək üçün vacibdir. Sahə inkişaf etməyə davam etdikcə, fotodetektorları daha yüksək bant genişliyi, aşağı səs-küy və elektron və fotonik sxemlərlə aradansız inteqrasiya ilə görmək üçün gözləyə bilərik.
Saat: Yanvar-20-2025