InGaAs ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർ അവതരിപ്പിക്കുക

പരിചയപ്പെടുത്തുകInGaAs ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർ

ഉയർന്ന പ്രതികരണം നേടുന്നതിന് അനുയോജ്യമായ മെറ്റീരിയലുകളിൽ ഒന്നാണ് InGaAs, കൂടാതെഹൈ-സ്പീഡ് ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർ. ഒന്നാമതായി, InGaAs ഒരു നേരിട്ടുള്ള ബാൻഡ്‌ഗ്യാപ്പ് സെമികണ്ടക്ടർ മെറ്റീരിയലാണ്, അതിന്റെ ബാൻഡ്‌ഗ്യാപ്പ് വീതി In, Ga എന്നിവ തമ്മിലുള്ള അനുപാതത്താൽ നിയന്ത്രിക്കാൻ കഴിയും, ഇത് വ്യത്യസ്ത തരംഗദൈർഘ്യങ്ങളുടെ ഒപ്റ്റിക്കൽ സിഗ്നലുകൾ കണ്ടെത്തുന്നത് സാധ്യമാക്കുന്നു. അവയിൽ, In0.53Ga0.47As, InP സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് ലാറ്റിസുമായി പൂർണ്ണമായും പൊരുത്തപ്പെടുന്നു, കൂടാതെ ഒപ്റ്റിക്കൽ കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ ബാൻഡിൽ വളരെ ഉയർന്ന പ്രകാശ ആഗിരണം ഗുണകം ഉണ്ട്. ഇത് ഏറ്റവും വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നത്ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർകൂടാതെ ഏറ്റവും മികച്ച ഡാർക്ക് കറന്റും പ്രതികരണശേഷിയും ഉള്ളവയാണ്. രണ്ടാമതായി, InGaAs, InP മെറ്റീരിയലുകൾക്ക് താരതമ്യേന ഉയർന്ന ഇലക്ട്രോൺ ഡ്രിഫ്റ്റ് പ്രവേഗങ്ങളുണ്ട്, അവയുടെ പൂരിത ഇലക്ട്രോൺ ഡ്രിഫ്റ്റ് പ്രവേഗങ്ങൾ ഏകദേശം 1×107cm/s ആണ്. അതേസമയം, നിർദ്ദിഷ്ട വൈദ്യുത മണ്ഡലങ്ങളിൽ, InGaAs, InP മെറ്റീരിയലുകൾ ഇലക്ട്രോൺ പ്രവേഗ ഓവർഷൂട്ട് ഇഫക്റ്റുകൾ പ്രകടിപ്പിക്കുന്നു, അവയുടെ ഓവർഷൂട്ട് പ്രവേഗങ്ങൾ യഥാക്രമം 4×107cm/s ഉം 6×107cm/s ഉം എത്തുന്നു. ഉയർന്ന ക്രോസിംഗ് ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് നേടുന്നതിന് ഇത് സഹായകമാണ്. നിലവിൽ, ഒപ്റ്റിക്കൽ ആശയവിനിമയത്തിനുള്ള ഏറ്റവും മുഖ്യധാരാ ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറാണ് InGaAs ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറുകൾ. വിപണിയിൽ, സർഫസ്-ഇൻസിഡന്റ് കപ്ലിംഗ് രീതിയാണ് ഏറ്റവും സാധാരണമായത്. 25 Gaud/s ഉം 56 Gaud/s ഉം ഉള്ള സർഫസ്-ഇൻസിഡന്റ് ഡിറ്റക്ടർ ഉൽപ്പന്നങ്ങൾ ഇതിനകം തന്നെ വൻതോതിൽ ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കാൻ കഴിയും. ചെറിയ വലിപ്പത്തിലുള്ള, ബാക്ക്-ഇൻസിഡന്റ്, ഉയർന്ന ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് സർഫസ്-ഇൻസിഡന്റ് ഡിറ്റക്ടറുകളും വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ട്, പ്രധാനമായും ഉയർന്ന വേഗത, ഉയർന്ന സാച്ചുറേഷൻ പോലുള്ള ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കായി. എന്നിരുന്നാലും, അവയുടെ കപ്ലിംഗ് രീതികളുടെ പരിമിതികൾ കാരണം, സർഫസ് ഇൻസിഡന്റ് ഡിറ്റക്ടറുകൾ മറ്റ് ഒപ്‌റ്റോഇലക്‌ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളുമായി സംയോജിപ്പിക്കാൻ പ്രയാസമാണ്. അതിനാൽ, ഒപ്‌റ്റോഇലക്‌ട്രോണിക് സംയോജനത്തിനായുള്ള വർദ്ധിച്ചുവരുന്ന ആവശ്യകതയോടെ, മികച്ച പ്രകടനവും സംയോജനത്തിന് അനുയോജ്യവുമായ വേവ്‌ഗൈഡ് കപ്പിൾഡ് ഇൻ‌ജി‌എ‌എസ് ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറുകൾ ക്രമേണ ഗവേഷണത്തിന്റെ കേന്ദ്രബിന്ദുവായി മാറിയിരിക്കുന്നു. അവയിൽ, 70GHz, 110GHz എന്നിവയുടെ വാണിജ്യ InGaAs ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർ മൊഡ്യൂളുകൾ മിക്കവാറും എല്ലാം വേവ്‌ഗൈഡ് കപ്പിൾഡ് ഘടനകൾ സ്വീകരിക്കുന്നു. സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് മെറ്റീരിയലുകളിലെ വ്യത്യാസം അനുസരിച്ച്, വേവ്‌ഗൈഡ് കപ്പിൾഡ് ഇൻ‌ജി‌എ‌എസ് ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറുകളെ പ്രധാനമായും രണ്ട് തരങ്ങളായി തിരിക്കാം: INP-അധിഷ്ഠിതവും Si-അധിഷ്ഠിതവും. InP സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകളിലെ മെറ്റീരിയൽ എപ്പിറ്റാക്‌സിയലിന് ഉയർന്ന നിലവാരമുണ്ട്, ഉയർന്ന പ്രകടനമുള്ള ഉപകരണങ്ങളുടെ നിർമ്മാണത്തിന് കൂടുതൽ അനുയോജ്യമാണ്. എന്നിരുന്നാലും, Si സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകളിൽ വളർത്തിയതോ ബന്ധിപ്പിച്ചതോ ആയ III-V ഗ്രൂപ്പ് മെറ്റീരിയലുകൾക്ക്, InGaAs മെറ്റീരിയലുകളും Si സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകളും തമ്മിലുള്ള വിവിധ പൊരുത്തക്കേടുകൾ കാരണം, മെറ്റീരിയൽ അല്ലെങ്കിൽ ഇന്റർഫേസ് ഗുണനിലവാരം താരതമ്യേന മോശമാണ്, കൂടാതെ ഉപകരണങ്ങളുടെ പ്രകടനത്തിൽ മെച്ചപ്പെടുത്തലിന് ഇപ്പോഴും ഗണ്യമായ ഇടമുണ്ട്.

വിവിധ ആപ്ലിക്കേഷൻ പരിതസ്ഥിതികളിൽ, പ്രത്യേകിച്ച് അങ്ങേയറ്റത്തെ സാഹചര്യങ്ങളിൽ, ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറിന്റെ സ്ഥിരത പ്രായോഗിക പ്രയോഗങ്ങളിലെ പ്രധാന ഘടകങ്ങളിലൊന്നാണ്. സമീപ വർഷങ്ങളിൽ, പെറോവ്‌സ്‌കൈറ്റ്, ഓർഗാനിക്, ദ്വിമാന വസ്തുക്കൾ പോലുള്ള പുതിയ തരം ഡിറ്റക്ടറുകൾ, വളരെയധികം ശ്രദ്ധ ആകർഷിച്ചിട്ടുണ്ട്, പരിസ്ഥിതി ഘടകങ്ങളാൽ വസ്തുക്കൾ എളുപ്പത്തിൽ ബാധിക്കപ്പെടുന്നു എന്ന വസ്തുത കാരണം ദീർഘകാല സ്ഥിരതയുടെ കാര്യത്തിൽ ഇപ്പോഴും നിരവധി വെല്ലുവിളികൾ നേരിടുന്നു. അതേസമയം, പുതിയ വസ്തുക്കളുടെ സംയോജന പ്രക്രിയ ഇപ്പോഴും പക്വത പ്രാപിച്ചിട്ടില്ല, വലിയ തോതിലുള്ള ഉൽ‌പാദനത്തിനും പ്രകടന സ്ഥിരതയ്ക്കും കൂടുതൽ പര്യവേക്ഷണം ഇപ്പോഴും ആവശ്യമാണ്.

ഇൻഡക്ടറുകളുടെ ആമുഖം നിലവിൽ ഉപകരണങ്ങളുടെ ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് ഫലപ്രദമായി വർദ്ധിപ്പിക്കാൻ കഴിയുമെങ്കിലും, ഡിജിറ്റൽ ഒപ്റ്റിക്കൽ കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ സിസ്റ്റങ്ങളിൽ ഇത് ജനപ്രിയമല്ല. അതിനാൽ, ഉപകരണത്തിന്റെ പരാദ RC പാരാമീറ്ററുകൾ കൂടുതൽ കുറയ്ക്കുന്നതിന് നെഗറ്റീവ് ആഘാതങ്ങൾ എങ്ങനെ ഒഴിവാക്കാം എന്നത് ഹൈ-സ്പീഡ് ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറിന്റെ ഗവേഷണ ദിശകളിലൊന്നാണ്. രണ്ടാമതായി, വേവ്‌ഗൈഡ് കപ്പിൾഡ് ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറുകളുടെ ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് വർദ്ധിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുമ്പോൾ, ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്തിനും റെസ്‌പോൺസിവിറ്റിക്കും ഇടയിലുള്ള നിയന്ത്രണം വീണ്ടും ഉയർന്നുവരാൻ തുടങ്ങുന്നു. 200GHz-ൽ കൂടുതലുള്ള 3dB ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്തുള്ള Ge/Si ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറുകളും InGaAs ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറും റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യപ്പെട്ടിട്ടുണ്ടെങ്കിലും, അവയുടെ റെസ്‌പോൺസിവിറ്റികൾ തൃപ്തികരമല്ല. നല്ല റെസ്‌പോൺസിവിറ്റി നിലനിർത്തിക്കൊണ്ട് ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് എങ്ങനെ വർദ്ധിപ്പിക്കാം എന്നത് ഒരു പ്രധാന ഗവേഷണ വിഷയമാണ്, ഇതിന് പുതിയ പ്രോസസ്സ്-അനുയോജ്യമായ മെറ്റീരിയലുകൾ (ഉയർന്ന മൊബിലിറ്റിയും ഉയർന്ന ആഗിരണം ഗുണകവും) അല്ലെങ്കിൽ നൂതനമായ ഹൈ-സ്പീഡ് ഉപകരണ ഘടനകൾ എന്നിവ പരിഹരിക്കേണ്ടതുണ്ട്. കൂടാതെ, ഉപകരണ ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച്, മൈക്രോവേവ് ഫോട്ടോണിക് ലിങ്കുകളിലെ ഡിറ്റക്ടറുകളുടെ പ്രയോഗ സാഹചര്യങ്ങൾ ക്രമേണ വർദ്ധിക്കും. ഒപ്റ്റിക്കൽ ആശയവിനിമയത്തിലെ ചെറിയ ഒപ്റ്റിക്കൽ പവർ ഇൻസിഡൻസും ഉയർന്ന സെൻസിറ്റിവിറ്റി ഡിറ്റക്ഷനും പോലെയല്ല, ഉയർന്ന ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്തിന്റെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ, ഈ സാഹചര്യത്തിൽ ഉയർന്ന പവർ ഇൻസിഡൻസിനായി ഉയർന്ന സാച്ചുറേഷൻ പവർ ഡിമാൻഡ് ഉണ്ട്. എന്നിരുന്നാലും, ഉയർന്ന ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് ഉപകരണങ്ങൾ സാധാരണയായി ചെറിയ വലിപ്പത്തിലുള്ള ഘടനകൾ സ്വീകരിക്കുന്നു, അതിനാൽ ഉയർന്ന വേഗതയുള്ളതും ഉയർന്ന സാച്ചുറേഷൻ-പവർ ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറുകളും നിർമ്മിക്കുന്നത് എളുപ്പമല്ല, കൂടാതെ ഉപകരണങ്ങളുടെ കാരിയർ എക്സ്ട്രാക്ഷനിലും താപ വിസർജ്ജനത്തിലും കൂടുതൽ നൂതനാശയങ്ങൾ ആവശ്യമായി വന്നേക്കാം. അവസാനമായി, ഹൈ-സ്പീഡ് ഡിറ്റക്ടറുകളുടെ ഡാർക്ക് കറന്റ് കുറയ്ക്കുന്നത് ലാറ്റിസ് പൊരുത്തക്കേടുള്ള ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറുകൾ പരിഹരിക്കേണ്ട ഒരു പ്രശ്നമായി തുടരുന്നു. ഡാർക്ക് കറന്റ് പ്രധാനമായും മെറ്റീരിയലിന്റെ ക്രിസ്റ്റൽ ഗുണനിലവാരവും ഉപരിതല അവസ്ഥയുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. അതിനാൽ, ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള ഹെറ്ററോഎപിറ്റാക്സി അല്ലെങ്കിൽ ലാറ്റിസ് പൊരുത്തക്കേട് സിസ്റ്റങ്ങൾക്ക് കീഴിലുള്ള ബോണ്ടിംഗ് പോലുള്ള പ്രധാന പ്രക്രിയകൾക്ക് കൂടുതൽ ഗവേഷണവും നിക്ഷേപവും ആവശ്യമാണ്.