InGaAs ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറിന്റെ ഗവേഷണ പുരോഗതി

ഗവേഷണ പുരോഗതിInGaAs ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർ

ആശയവിനിമയ ഡാറ്റാ ട്രാൻസ്മിഷൻ വോളിയത്തിന്റെ ഗണ്യമായ വളർച്ചയോടെ, ഒപ്റ്റിക്കൽ ഇന്റർകണക്ഷൻ സാങ്കേതികവിദ്യ പരമ്പരാഗത ഇലക്ട്രിക്കൽ ഇന്റർകണക്ഷൻ സാങ്കേതികവിദ്യയെ മാറ്റിസ്ഥാപിച്ചു, ഇടത്തരം, ദീർഘദൂര ലോ-ലോസ് ഹൈ-സ്പീഡ് ട്രാൻസ്മിഷനുള്ള മുഖ്യധാരാ സാങ്കേതികവിദ്യയായി ഇത് മാറി. ഒപ്റ്റിക്കൽ റിസീവിംഗ് എന്റിന്റെ പ്രധാന ഘടകമെന്ന നിലയിൽ,ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർഅതിവേഗ പ്രകടനത്തിന് വർദ്ധിച്ചുവരുന്ന ആവശ്യകതകൾ ഉണ്ട്. അവയിൽ, വേവ്ഗൈഡ് കപ്പിൾഡ് ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർ വലുപ്പത്തിൽ ചെറുതും, ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്തിൽ ഉയർന്നതുമാണ്, കൂടാതെ ഹൈ-സ്പീഡ് ഫോട്ടോഡിറ്റക്ഷന്റെ ഗവേഷണ കേന്ദ്രമായ മറ്റ് ഒപ്‌റ്റോഇലക്‌ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളുമായി ചിപ്പിൽ സംയോജിപ്പിക്കാൻ എളുപ്പവുമാണ്. കൂടാതെ നിയർ-ഇൻഫ്രാറെഡ് കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ ബാൻഡിലെ ഏറ്റവും പ്രാതിനിധ്യമുള്ള ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറുകളുമാണ്.

ഉയർന്ന വേഗത കൈവരിക്കുന്നതിന് അനുയോജ്യമായ വസ്തുക്കളിൽ ഒന്നാണ് InGaAs, കൂടാതെഉയർന്ന പ്രതികരണശേഷിയുള്ള ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറുകൾ. ഒന്നാമതായി, InGaAs ഒരു നേരിട്ടുള്ള ബാൻഡ്‌ഗ്യാപ്പ് സെമികണ്ടക്ടർ മെറ്റീരിയലാണ്, അതിന്റെ ബാൻഡ്‌ഗ്യാപ്പ് വീതി In, Ga എന്നിവ തമ്മിലുള്ള അനുപാതം ഉപയോഗിച്ച് നിയന്ത്രിക്കാൻ കഴിയും, ഇത് വ്യത്യസ്ത തരംഗദൈർഘ്യങ്ങളുടെ ഒപ്റ്റിക്കൽ സിഗ്നലുകൾ കണ്ടെത്തുന്നത് സാധ്യമാക്കുന്നു. അവയിൽ, In0.53Ga0.47As InP സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് ലാറ്റിസുമായി തികച്ചും പൊരുത്തപ്പെടുന്നു, കൂടാതെ ഒപ്റ്റിക്കൽ കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ ബാൻഡിൽ വളരെ ഉയർന്ന പ്രകാശ ആഗിരണം ഗുണകവുമുണ്ട്. ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർ തയ്യാറാക്കുന്നതിൽ ഇത് ഏറ്റവും വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു, കൂടാതെ ഏറ്റവും മികച്ച ഡാർക്ക് കറന്റും പ്രതികരണശേഷി പ്രകടനവുമുണ്ട്. രണ്ടാമതായി, InGaAs, InP മെറ്റീരിയലുകൾക്ക് താരതമ്യേന ഉയർന്ന ഇലക്ട്രോൺ ഡ്രിഫ്റ്റ് വേഗതകളുണ്ട്, അവയുടെ പൂരിത ഇലക്ട്രോൺ ഡ്രിഫ്റ്റ് വേഗത ഏകദേശം 1×107cm/s ആണ്. അതേസമയം, നിർദ്ദിഷ്ട ഇലക്ട്രിക് ഫീൽഡുകളിൽ, InGaAs, InP മെറ്റീരിയലുകൾ എന്നിവ ഇലക്ട്രോൺ പ്രവേഗ ഓവർഷൂട്ട് ഇഫക്റ്റുകൾ പ്രകടിപ്പിക്കുന്നു, അവയുടെ ഓവർഷൂട്ട് വേഗത യഥാക്രമം 4×107cm/s ഉം 6×107cm/s ഉം വരെ എത്തുന്നു. ഉയർന്ന ക്രോസിംഗ് ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് നേടുന്നതിന് ഇത് സഹായകമാണ്. നിലവിൽ, ഒപ്റ്റിക്കൽ ആശയവിനിമയത്തിനുള്ള ഏറ്റവും മുഖ്യധാരാ ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറുകളാണ് InGaAs ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറുകൾ. ചെറിയ വലിപ്പത്തിലുള്ള, ബാക്ക്-ഇൻസിഡന്റ്, ഹൈ-ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് സർഫസ് ഇൻസിഡന്റ് ഡിറ്റക്ടറുകളും വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ട്, പ്രധാനമായും ഉയർന്ന വേഗത, ഉയർന്ന സാച്ചുറേഷൻ തുടങ്ങിയ ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ ഇവ ഉപയോഗിക്കുന്നു.

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.

ഈ ഉപകരണം ഡിപ്ലിഷൻ റീജിയൻ മെറ്റീരിയലായി InP-ക്ക് പകരം InGaAsP ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഇത് ഇലക്ട്രോണുകളുടെ സാച്ചുറേഷൻ ഡ്രിഫ്റ്റ് പ്രവേഗം ഒരു പരിധിവരെ കുറയ്ക്കുന്നുണ്ടെങ്കിലും, വേവ്ഗൈഡിൽ നിന്ന് ആഗിരണം മേഖലയിലേക്കുള്ള ഇൻസിഡന്റ് ലൈറ്റ് കൂപ്പിംഗ് ഇത് മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു. അതേസമയം, InGaAsP N-ടൈപ്പ് കോൺടാക്റ്റ് ലെയർ നീക്കം ചെയ്യുകയും, P-ടൈപ്പ് പ്രതലത്തിന്റെ ഓരോ വശത്തും ഒരു ചെറിയ വിടവ് രൂപപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു, ഇത് പ്രകാശ മണ്ഡലത്തിലെ നിയന്ത്രണം ഫലപ്രദമായി വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു. ഉയർന്ന പ്രതികരണശേഷി കൈവരിക്കുന്നതിന് ഇത് ഉപകരണത്തിന് സഹായകമാണ്.