ສໍາລັບ optoelectronics ທີ່ອີງໃສ່ຊິລິໂຄນ, ຊິລິໂຄນ photodetectors
ເຄື່ອງກວດຈັບພາບປ່ຽນສັນຍານແສງສະຫວ່າງເປັນສັນຍານໄຟຟ້າ, ແລະຍ້ອນວ່າອັດຕາການໂອນຂໍ້ມູນສືບຕໍ່ປັບປຸງ, ເຄື່ອງກວດຈັບພາບຄວາມໄວສູງທີ່ປະສົມປະສານກັບແພລະຕະຟອມ optoelectronics ທີ່ໃຊ້ຊິລິຄອນໄດ້ກາຍເປັນກຸນແຈສໍາລັບສູນຂໍ້ມູນແລະເຄືອຂ່າຍໂທລະຄົມນາຄົມຍຸກຕໍ່ໄປ. ບົດຄວາມນີ້ຈະສະຫນອງສະພາບລວມຂອງ photodetectors ຄວາມໄວສູງຂັ້ນສູງ, ໂດຍເນັ້ນຫນັກໃສ່ການ silicon germanium (Ge ຫຼື Si photodetector)ເຄື່ອງກວດຈັບພາບຊິລິໂຄນສໍາລັບເຕັກໂນໂລຊີ optoelectronics ປະສົມປະສານ.
Germanium ເປັນອຸປະກອນທີ່ດຶງດູດສໍາລັບການກວດສອບແສງ infrared ຢູ່ໃກ້ກັບເວທີ silicon ເນື່ອງຈາກວ່າມັນເຂົ້າກັນໄດ້ກັບຂະບວນການ CMOS ແລະມີການດູດຊຶມທີ່ເຂັ້ມແຂງທີ່ສຸດຢູ່ໃນຄື້ນຟອງໂທລະຄົມນາຄົມ. ໂຄງປະກອບການ photodetector Ge/Si ທົ່ວໄປທີ່ສຸດແມ່ນ pin diode, ໃນທີ່ germanium intrinsic ແມ່ນ sandwiched ລະຫວ່າງພາກພື້ນ P-type ແລະ N-type.
ໂຄງສ້າງອຸປະກອນຮູບທີ່ 1 ສະແດງໃຫ້ເຫັນເປັນ pin ຕັ້ງປົກກະຕິ Ge ຫຼືSi photodetectorໂຄງສ້າງ:
ລັກສະນະຕົ້ນຕໍປະກອບມີ: ຊັ້ນດູດຊຶມ germanium ທີ່ປູກຢູ່ເທິງຊັ້ນຍ່ອຍຊິລິໂຄນ; ໃຊ້ເພື່ອເກັບກຳຂໍ້ມູນ p ແລະ n ຂອງຜູ້ຂົນສົ່ງ; Waveguide coupling ສໍາລັບການດູດຊຶມແສງສະຫວ່າງປະສິດທິພາບ.
ການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ Epitaxial: ການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ germanium ທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງໃນຊິລິໂຄນແມ່ນສິ່ງທ້າທາຍອັນເນື່ອງມາຈາກ 4.2% lattice mismatch ລະຫວ່າງສອງວັດສະດຸ. ປົກກະຕິແລ້ວຂະບວນການການຂະຫຍາຍຕົວສອງຂັ້ນຕອນແມ່ນຖືກນໍາໃຊ້: ອຸນຫະພູມຕ່ໍາ (300-400 ° C) ການຂະຫຍາຍຕົວຊັ້ນbuffer ແລະອຸນຫະພູມສູງ (ສູງກວ່າ 600 ° C) ເງິນຝາກຂອງ germanium. ວິທີການນີ້ຊ່ວຍຄວບຄຸມການເຄື່ອນທີ່ຂອງ threading ທີ່ເກີດຈາກການຂັດເສັ້ນຂັດ. ການຫລໍ່ລ້ຽງຫຼັງການຈະເລີນເຕີບໂຕຢູ່ທີ່ 800-900°C ຈະຊ່ວຍຫຼຸດຄວາມໜາແໜ້ນຂອງເສັ້ນດ້າຍຂອງເສັ້ນດ້າຍລົງໄດ້ອີກປະມານ 10^7 ຊມ^-2. ຄຸນລັກສະນະປະສິດທິພາບ: ເຄື່ອງກວດຈັບ Ge/Si PIN ທີ່ກ້າວໜ້າທີ່ສຸດສາມາດບັນລຸໄດ້: ການຕອບສະໜອງ, > 0.8A /W ທີ່ 1550 nm; ແບນວິດ,> 60 GHz; ກະແສໄຟຟ້າຊ້ໍາ, <1 μA ຢູ່ທີ່ -1 V bias.
ການປະສົມປະສານກັບເວທີ optoelectronics ທີ່ອີງໃສ່ຊິລິໂຄນ
ການປະສົມປະສານຂອງເຄື່ອງກວດຈັບພາບຄວາມໄວສູງດ້ວຍແພລະຕະຟອມ optoelectronics ທີ່ອີງໃສ່ຊິລິໂຄນເຮັດໃຫ້ເຄື່ອງຮັບສັນຍານ optical ຂັ້ນສູງແລະເຊື່ອມຕໍ່ກັນ. ທັງສອງວິທີການປະສົມປະສານຕົ້ນຕໍມີດັ່ງນີ້: ການເຊື່ອມໂຍງດ້ານຫນ້າ (FEOL), ບ່ອນທີ່ photodetector ແລະ transistor ໄດ້ຖືກຜະລິດພ້ອມໆກັນຢູ່ໃນ substrate ຊິລິໂຄນອະນຸຍາດໃຫ້ສໍາລັບການປຸງແຕ່ງອຸນຫະພູມສູງ, ແຕ່ໃຊ້ເວລາເຖິງພື້ນທີ່ chip. ການເຊື່ອມໂຍງດ້ານຫຼັງ (BEOL). ເຄື່ອງກວດຈັບພາບໄດ້ຖືກຜະລິດຢູ່ເທິງໂລຫະເພື່ອຫຼີກເວັ້ນການແຊກແຊງກັບ CMOS, ແຕ່ຖືກຈໍາກັດກັບອຸນຫະພູມການປຸງແຕ່ງຕ່ໍາ.
ຮູບທີ 2: ການຕອບສະໜອງ ແລະແບນວິດຂອງເຄື່ອງກວດຈັບ Ge/Si ຄວາມໄວສູງ
ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກສູນຂໍ້ມູນ
ເຄື່ອງກວດຈັບພາບຄວາມໄວສູງເປັນອົງປະກອບຫຼັກໃນການຜະລິດຕໍ່ໄປຂອງການເຊື່ອມຕໍ່ລະຫວ່າງສູນຂໍ້ມູນ. ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຕົ້ນຕໍປະກອບມີ: optical transceivers :100G, 400G ແລະອັດຕາທີ່ສູງກວ່າ, ການນໍາໃຊ້ PAM-4 modulation; ກເຄື່ອງກວດຈັບພາບແບນວິດສູງ(> 50 GHz) ແມ່ນຕ້ອງການ.
ວົງຈອນປະສົມປະສານ optoelectronic ທີ່ອີງໃສ່ Silicon: ການເຊື່ອມໂຍງ monolithic ຂອງເຄື່ອງກວດຈັບກັບ modulator ແລະອົງປະກອບອື່ນໆ; ເຄື່ອງຈັກ optical ທີ່ຫນາແຫນ້ນ, ປະສິດທິພາບສູງ.
ສະຖາປັດຕະຍະກໍາແຈກຢາຍ: ການເຊື່ອມຕໍ່ກັນທາງ optical ລະຫວ່າງຄອມພິວເຕີ້ແຈກຢາຍ, ການເກັບຮັກສາແລະການເກັບຮັກສາ; ຂັບເຄື່ອນຄວາມຕ້ອງການສໍາລັບເຄື່ອງກວດຈັບພາບທີ່ມີແບນວິດສູງ, ປະສິດທິພາບພະລັງງານ.
ການຄາດຄະເນໃນອະນາຄົດ
ອະນາຄົດຂອງເຄື່ອງກວດຈັບພາບຄວາມໄວສູງ optoelectronic ປະສົມປະສານຈະສະແດງແນວໂນ້ມຕໍ່ໄປນີ້:
ອັດຕາຂໍ້ມູນທີ່ສູງຂຶ້ນ: ການຂັບລົດການພັດທະນາຂອງ 800G ແລະ 1.6T transceivers; ເຄື່ອງກວດຈັບພາບທີ່ມີແບນວິດສູງກວ່າ 100 GHz ແມ່ນຕ້ອງການ.
ການປັບປຸງການເຊື່ອມໂຍງ: ການເຊື່ອມໂຍງຊິບດຽວຂອງວັດສະດຸ III-V ແລະຊິລິໂຄນ; ເຕັກໂນໂລຍີການເຊື່ອມໂຍງແບບພິເສດ 3D.
ວັດສະດຸໃຫມ່: ການຂຸດຄົ້ນວັດສະດຸສອງມິຕິ (ເຊັ່ນ: graphene) ສໍາລັບການກວດສອບແສງສະຫວ່າງ ultrafast; ໂລຫະປະສົມກຸ່ມ IV ໃຫມ່ສໍາລັບການຂະຫຍາຍການຄອບຄຸມຄວາມຍາວຄື້ນ.
ແອັບພລິເຄຊັນທີ່ເກີດໃຫມ່: LiDAR ແລະຄໍາຮ້ອງສະຫມັກການຮັບຮູ້ອື່ນໆກໍາລັງຂັບລົດການພັດທະນາຂອງ APD; ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ photon ໄມໂຄເວຟຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີ photodetectors ສູງ linearity.
ເຄື່ອງກວດຈັບພາບຄວາມໄວສູງ, ໂດຍສະເພາະ Ge ຫຼື Si photodetectors, ໄດ້ກາຍເປັນຕົວຂັບເຄື່ອນທີ່ສໍາຄັນຂອງ optoelectronics ທີ່ໃຊ້ຊິລິໂຄນແລະການສື່ສານ optical ຮຸ່ນຕໍ່ໄປ. ຄວາມກ້າວຫນ້າຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງຂອງວັດສະດຸ, ການອອກແບບອຸປະກອນ, ແລະເຕັກໂນໂລຢີການເຊື່ອມໂຍງແມ່ນສໍາຄັນເພື່ອຕອບສະຫນອງຄວາມຕ້ອງການແບນວິດທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນຂອງສູນຂໍ້ມູນແລະເຄືອຂ່າຍໂທລະຄົມນາຄົມໃນອະນາຄົດ. ໃນຂະນະທີ່ພາກສະຫນາມຍັງສືບຕໍ່ພັດທະນາ, ພວກເຮົາສາມາດຄາດຫວັງວ່າຈະເຫັນເຄື່ອງກວດຈັບພາບທີ່ມີແບນວິດທີ່ສູງຂຶ້ນ, ສຽງຕ່ໍາ, ແລະການເຊື່ອມໂຍງແບບບໍ່ມີຮອຍຕໍ່ກັບວົງຈອນເອເລັກໂຕຣນິກແລະ photonic.
ເວລາປະກາດ: 20-01-2025