ഫോട്ടോണിക് ഇൻ്റഗ്രേറ്റഡ് സർക്യൂട്ട് മെറ്റീരിയൽ സിസ്റ്റങ്ങളുടെ താരതമ്യം

ഫോട്ടോണിക് ഇൻ്റഗ്രേറ്റഡ് സർക്യൂട്ട് മെറ്റീരിയൽ സിസ്റ്റങ്ങളുടെ താരതമ്യം
ഇൻഡിയം ഫോസ്ഫറസ് (InP), സിലിക്കൺ (Si) എന്നീ രണ്ട് മെറ്റീരിയൽ സിസ്റ്റങ്ങളുടെ താരതമ്യം ചിത്രം 1 കാണിക്കുന്നു. ഇൻഡിയത്തിൻ്റെ അപൂർവത InP-യെ Si-യെക്കാൾ വിലകൂടിയ വസ്തുവാക്കി മാറ്റുന്നു. സിലിക്കൺ അധിഷ്‌ഠിത സർക്യൂട്ടുകളിൽ എപ്പിറ്റാക്‌സിയൽ വളർച്ച കുറവായതിനാൽ, സിലിക്കൺ അധിഷ്‌ഠിത സർക്യൂട്ടുകളുടെ വിളവ് സാധാരണയായി ഇൻപി സർക്യൂട്ടുകളേക്കാൾ കൂടുതലാണ്. സിലിക്കൺ അധിഷ്‌ഠിത സർക്യൂട്ടുകളിൽ, ജെർമേനിയം (Ge), സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്നത്ഫോട്ടോ ഡിറ്റക്ടർ(ലൈറ്റ് ഡിറ്റക്ടറുകൾ), എപ്പിറ്റാക്സിയൽ വളർച്ച ആവശ്യമാണ്, അതേസമയം ഇൻപി സിസ്റ്റങ്ങളിൽ, നിഷ്ക്രിയ വേവ്ഗൈഡുകൾ പോലും എപിറ്റാക്സിയൽ വളർച്ചയിലൂടെ തയ്യാറാക്കണം. എപ്പിറ്റാക്സിയൽ വളർച്ചയ്ക്ക് ഒരു ക്രിസ്റ്റൽ ഇംഗോട്ട് പോലെയുള്ള സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ചയേക്കാൾ ഉയർന്ന വൈകല്യ സാന്ദ്രതയുണ്ട്. ഇൻപി വേവ്ഗൈഡുകൾക്ക് തിരശ്ചീനമായി മാത്രമേ ഉയർന്ന റിഫ്രാക്റ്റീവ് ഇൻഡക്സ് കോൺട്രാസ്റ്റ് ഉള്ളൂ, അതേസമയം സിലിക്കൺ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള വേവ്ഗൈഡുകൾക്ക് തിരശ്ചീനത്തിലും രേഖാംശത്തിലും ഉയർന്ന റിഫ്രാക്റ്റീവ് സൂചിക ദൃശ്യതീവ്രതയുണ്ട്, ഇത് സിലിക്കൺ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ഉപകരണങ്ങളെ ചെറിയ വളയുന്ന ആരങ്ങളും മറ്റ് കൂടുതൽ ഒതുക്കമുള്ള ഘടനകളും നേടാൻ അനുവദിക്കുന്നു. InGaAsP-ന് നേരിട്ടുള്ള ബാൻഡ് വിടവുണ്ട്, അതേസമയം Si, Ge എന്നിവയ്‌ക്ക് ഇല്ല. തൽഫലമായി, ലേസർ കാര്യക്ഷമതയുടെ കാര്യത്തിൽ InP മെറ്റീരിയൽ സിസ്റ്റങ്ങൾ മികച്ചതാണ്. InP സിസ്റ്റങ്ങളുടെ ആന്തരിക ഓക്സൈഡുകൾ Si, സിലിക്കൺ ഡയോക്സൈഡ് (SiO2) യുടെ ആന്തരിക ഓക്സൈഡുകൾ പോലെ സ്ഥിരതയുള്ളതും ശക്തവുമല്ല. InP-യെക്കാൾ ശക്തമായ ഒരു മെറ്റീരിയലാണ് സിലിക്കൺ, വലിയ വേഫർ വലുപ്പങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കാൻ അനുവദിക്കുന്നു, അതായത് InP-യിലെ 75 mm നെ അപേക്ഷിച്ച് 300 mm (ഉടൻ 450 mm ആയി അപ്ഗ്രേഡ് ചെയ്യും). ഇൻപിമോഡുലേറ്ററുകൾസാധാരണയായി ക്വാണ്ടം-പരിമിതമായ സ്റ്റാർക്ക് ഇഫക്റ്റിനെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു, ഇത് താപനില മൂലമുണ്ടാകുന്ന ബാൻഡ് എഡ്ജ് ചലനം കാരണം താപനില-സെൻസിറ്റീവ് ആണ്. വിപരീതമായി, സിലിക്കൺ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള മോഡുലേറ്ററുകളുടെ താപനില ആശ്രിതത്വം വളരെ ചെറുതാണ്.

സിലിക്കൺ ഫോട്ടോണിക്‌സ് സാങ്കേതികവിദ്യ പൊതുവെ ചെലവ് കുറഞ്ഞതും ഹ്രസ്വ-പരിധിയിലുള്ളതും ഉയർന്ന അളവിലുള്ളതുമായ ഉൽപ്പന്നങ്ങൾക്ക് മാത്രം അനുയോജ്യമാണെന്ന് കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു (പ്രതിവർഷം 1 ദശലക്ഷത്തിലധികം കഷണങ്ങൾ). കാരണം, മാസ്‌ക് വ്യാപിപ്പിക്കുന്നതിനും വികസന ചെലവുകൾക്കും വലിയ അളവിലുള്ള വേഫർ കപ്പാസിറ്റി ആവശ്യമാണെന്ന് പരക്കെ അംഗീകരിക്കപ്പെട്ടിട്ടുള്ളതാണ്.സിലിക്കൺ ഫോട്ടോണിക്സ് സാങ്കേതികവിദ്യനഗര-നഗര പ്രാദേശിക, ദീർഘദൂര ഉൽപ്പന്ന ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ കാര്യമായ പ്രകടന ദോഷങ്ങളുമുണ്ട്. എന്നിരുന്നാലും, വാസ്തവത്തിൽ, നേരെ വിപരീതമാണ്. കുറഞ്ഞ ചെലവിൽ, ഹ്രസ്വ-പരിധിയിലുള്ള, ഉയർന്ന വിളവ് ലഭിക്കുന്ന പ്രയോഗങ്ങളിൽ, വെർട്ടിക്കൽ കാവിറ്റി ഉപരിതല-എമിറ്റിംഗ് ലേസർ (VCSEL) കൂടാതെനേരിട്ടുള്ള മോഡുലേറ്റഡ് ലേസർ (ഡിഎംഎൽ ലേസർ) : നേരിട്ട് മോഡുലേറ്റ് ചെയ്ത ലേസർ ഒരു വലിയ മത്സര സമ്മർദ്ദം സൃഷ്ടിക്കുന്നു, കൂടാതെ ലേസറുകളെ എളുപ്പത്തിൽ സംയോജിപ്പിക്കാൻ കഴിയാത്ത സിലിക്കൺ അധിഷ്ഠിത ഫോട്ടോണിക് സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ ദൗർബല്യവും ഒരു പ്രധാന പോരായ്മയായി മാറിയിരിക്കുന്നു. നേരെമറിച്ച്, മെട്രോ, ദീർഘദൂര ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ, സിലിക്കൺ ഫോട്ടോണിക്സ് സാങ്കേതികവിദ്യയും ഡിജിറ്റൽ സിഗ്നൽ പ്രോസസ്സിംഗും (ഡിഎസ്പി) ഒരുമിച്ച് സംയോജിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള മുൻഗണന കാരണം (പലപ്പോഴും ഉയർന്ന താപനിലയുള്ള അന്തരീക്ഷത്തിലാണ് ഇത്), ലേസർ വേർതിരിക്കുന്നത് കൂടുതൽ പ്രയോജനകരമാണ്. കൂടാതെ, പ്രാദേശിക ഓസിലേറ്റർ ഫോട്ടോകറൻ്റിനേക്കാൾ ഡാർക്ക് കറൻ്റ് വളരെ ചെറുതാണെന്ന പ്രശ്നം പോലെയുള്ള സിലിക്കൺ ഫോട്ടോണിക്സ് സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ പോരായ്മകൾ ഒരു വലിയ പരിധി വരെ നികത്താൻ കോഹറൻ്റ് ഡിറ്റക്ഷൻ സാങ്കേതികവിദ്യയ്ക്ക് കഴിയും. അതേ സമയം, മാസ്കിനും വികസന ചെലവുകൾക്കും വലിയ അളവിലുള്ള വേഫർ കപ്പാസിറ്റി ആവശ്യമാണെന്ന് കരുതുന്നതും തെറ്റാണ്, കാരണം സിലിക്കൺ ഫോട്ടോണിക്സ് സാങ്കേതികവിദ്യ ഏറ്റവും നൂതനമായ കോംപ്ലിമെൻ്ററി മെറ്റൽ ഓക്സൈഡ് അർദ്ധചാലകങ്ങളേക്കാൾ (CMOS) വളരെ വലുതായ നോഡ് വലുപ്പങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു. അതിനാൽ ആവശ്യമായ മാസ്കുകളും പ്രൊഡക്ഷൻ റണ്ണുകളും താരതമ്യേന വിലകുറഞ്ഞതാണ്.