Ji bo optoelektronîkên li ser bingeha silîkonê, fotodetektorên silîkonê
Photodetectorssînyalên ronahiyê vediguherînin sînyalên elektrîkê, û her ku rêjeyên veguhastina daneyan berdewam baştir dibin, fotodetektorên bilez ên ku bi platformên optoelektronîk ên li ser bingeha silîkonê ve hatine entegrekirin, ji bo navendên daneyan û torên telekomunîkasyonê yên nifşê pêşerojê bûne mifteya sereke. Ev gotar dê nirxandinek li ser fotodetektorên pêşkeftî yên bilez peyda bike, bi tekezî li ser germanyûmê li ser bingeha silîkonê (fotodetektora Ge an Si)fotodetektorên silîkonêji bo teknolojiya optoelektronîkî ya entegre.
Germanyum ji bo tespîtkirina ronahiya nêzîkî înfrared li ser platformên silîkonê materyalek balkêş e ji ber ku ew bi pêvajoyên CMOS re hevaheng e û di dirêjahiya pêlên telekomunîkasyonê de xwedan vegirtina pir xurt e. Avahiya fotodetektora Ge/Si ya herî gelemperî dîyoda pin e, ku tê de germanyuma hundurîn di navbera herêmên celebê P û celebê N de ye.
Pêkhateya cîhazê Wêne 1 pinek vertîkal a tîpîk Ge an nîşan dideFotodetektora Siawayî:
Taybetmendiyên sereke ev in: çîna mijandina germanyûmê ya li ser substrata silîkonê mezin dibe; Ji bo berhevkirina têkiliyên p û n yên hilgirên bargiraniyê tê bikar anîn; Hevgirêdana rêberê pêlê ji bo mijandina ronahiyê ya bi bandor.
Mezinbûna epitaksiyal: Çandina germanyûma bi kalîte li ser silîkonê ji ber nelihevhatina torê ya %4.2 di navbera her du materyalan de dijwar e. Bi gelemperî pêvajoyek mezinbûnê ya du-gavî tê bikar anîn: mezinbûna çîna tamponê ya germahiya nizm (300-400°C) û danîna germanyûmê ya germahiya bilind (li jor 600°C). Ev rêbaz dibe alîkar ku dislokasyonên têlan ên ji ber nelihevhatina torê çêdibin kontrol bikin. Germkirina piştî mezinbûnê li 800-900°C dendika dislokasyona têlan bêtir kêm dike û digihîje dora 10^7 cm^-2. Taybetmendiyên performansê: Fotodetektora PIN a Ge/Si ya herî pêşkeftî dikare bi dest bixe: bersivdayîn, > 0.8A /W li 1550 nm; Firehiya bandê, >60 GHz; Herika tarî, <1 μA li -1 V bias.
Entegrasyon bi platformên optoelektronîkî yên li ser bingeha silîkonê re
Entegrasyonafotodetektorên bilezbi platformên optoelektronîk ên li ser bingeha silîkonê ve, veguhezkarên optîkî yên pêşkeftî û girêdanên navbera wan gengaz dike. Du rêbazên entegrasyonê yên sereke ev in: Entegrasyona pêş-dawî (FEOL), ku tê de fotodetektor û tranzîstor di heman demê de li ser substratek silîkonê têne çêkirin ku rê dide pêvajoya germahiya bilind, lê qada çîpê digire. Entegrasyona paş-dawî (BEOL). Fotodetektor li ser metalê têne çêkirin da ku ji destwerdana bi CMOS-ê dûr bikevin, lê bi germahiyên pêvajoyê yên nizmtir ve sînordar in.
Wêne 2: Bersivdayîn û bandfirehiya fotodetektorek Ge/Si ya bilez
Serlêdana navenda daneyan
Fotodetektorên bilez di nifşa pêşerojê ya girêdana navendên daneyan de pêkhateyeke sereke ne. Bikaranînên sereke ev in: wergirên optîkî: 100G, 400G û rêjeyên bilindtir, bi karanîna modûlasyona PAM-4; Afotodetektora bandfirehiya bilind(>50 GHz) pêdivî ye.
Çerxa entegre ya optoelektronîkî ya li ser bingeha silîkonê: entegrekirina monolîtîk a detektorê bi modulator û pêkhateyên din re; Motorek optîkî ya kompakt û performansa bilind.
Mîmariya belavkirî: girêdana optîkî di navbera hesabkirina belavkirî, hilanîn û hilanînê de; Daxwaza ji bo fotodetektorên ku enerjî-teserûf dikin û bandfirehiya bilind zêde dike.
Perspektîfa pêşerojê
Pêşeroja fotodetektorên bilez ên optoelektronîkî yên yekbûyî dê meylên jêrîn nîşan bide:
Rêjeyên bilindtir ên daneyan: Pêşvebirina pêşveçûna wergirên 800G û 1.6T; Fotodetektorên bi firehiya bandwîdthê ji 100 GHz mezintir hewce ne.
Entegrasyona başkirî: Entegrasyona çîpa yekane ya materyalê III-V û silîkonê; Teknolojiya entegrasyona 3D ya pêşkeftî.
Materyalên nû: Lêkolîna materyalên du-alî (wek grafînê) ji bo tespîtkirina ronahiya pir bilez; Alava nû ya Koma IV ji bo berfirehiya dirêjahiya pêlê ya dirêjkirî.
Bikaranînên nû: LiDAR û sepanên din ên hesaskirinê pêşveçûna APD-ê dimeşînin; Bikaranînên fotonên mîkropêlê ku hewceyê fotodetektorên xêzikî yên bilind in.
Fotodetektorên bilez, bi taybetî fotodetektorên Ge an Si, bûne ajokerek sereke ya optoelektronîka li ser bingeha silîkonê û ragihandina optîkî ya nifşê pêşerojê. Pêşketinên berdewam di materyalan, sêwirana cîhazan û teknolojiyên entegrasyonê de ji bo pêkanîna daxwazên bandwidth ên mezinbûyî yên navendên daneyan û torên telekomunîkasyonê yên pêşerojê girîng in. Her ku qad berdewam dike ku pêş bikeve, em dikarin li bendê bin ku fotodetektorên bi bandwidthek bilindtir, dengek kêmtir û entegrasyonek bêkêmasî bi devreyên elektronîkî û fotonîk re bibînin.
Dema weşandinê: 20ê rêbendana 2025an