Fun optoelectronics ti o da lori silikoni, awọn olutọpa ohun alumọni
Photodetectorsyi awọn ifihan agbara ina pada sinu awọn ifihan agbara itanna, ati bi awọn oṣuwọn gbigbe data tẹsiwaju lati ni ilọsiwaju, awọn olutọpa iyara giga ti a ṣepọ pẹlu awọn iru ẹrọ optoelectronics ti o da lori silikoni ti di bọtini si awọn ile-iṣẹ data iran-tẹle ati awọn nẹtiwọọki ibaraẹnisọrọ. Nkan yii yoo pese atokọ ti awọn aṣawari iyara to ti ni ilọsiwaju, pẹlu tcnu lori germanium ti o da lori ohun alumọni (Ge tabi Si photodetector)ohun alumọni photodetectorsfun ese optoelectronics ọna ẹrọ.
Germanium jẹ ohun elo ti o wuyi fun wiwa ina infurarẹẹdi ti o sunmọ lori awọn iru ẹrọ ohun alumọni nitori pe o ni ibamu pẹlu awọn ilana CMOS ati pe o ni gbigba ti o lagbara pupọ ni awọn iwọn gigun ti ibaraẹnisọrọ. Ẹya fotodetector Ge/Si ti o wọpọ julọ jẹ diode pin, ninu eyiti germanium inu inu jẹ sandwiched laarin awọn agbegbe P-type ati N-type.
Device be Figure 1 fihan a aṣoju inaro pinni Ge tabiSi fotodetectorilana:
Awọn ẹya akọkọ pẹlu: Layer absorbing germanium ti o dagba lori sobusitireti ohun alumọni; Ti a lo lati gba awọn olubasọrọ p ati n ti awọn gbigbe idiyele; Isopọpọ Waveguide fun gbigba ina ti o munadoko.
Idagba Epitaxial: Dagba germanium to gaju lori ohun alumọni jẹ nija nitori aiṣedeede 4.2% lattice laarin awọn ohun elo meji. Ilana idagba-igbesẹ meji ni a maa n lo: iwọn otutu kekere (300-400 ° C) idagbasoke Layer ifipamọ ati iwọn otutu giga (loke 600 °C) ti germanium. Ọna yii ṣe iranlọwọ lati ṣakoso awọn dislocations threading ti o ṣẹlẹ nipasẹ awọn aiṣedeede lattice. Idagbasoke lẹhin-idagbasoke ni 800-900°C siwaju dinku iwuwo dislocation aropin si bii 10^7 cm^-2. Awọn abuda iṣẹ: Oluṣeto fọto Ge / Si ti ilọsiwaju julọ le ṣe aṣeyọri: idahun,> 0.8A / W ni 1550 nm; Bandiwidi,> 60 GHz; Dudu lọwọlọwọ, <1 μA ni -1 V abosi.
Ijọpọ pẹlu awọn iru ẹrọ optoelectronics ti o da lori silikoni
Awọn Integration tiga-iyara photodetectorspẹlu awọn iru ẹrọ optoelectronics ti o da lori ohun alumọni jẹ ki awọn transceivers opiti ilọsiwaju ati awọn asopọ pọ si. Awọn ọna isọpọ akọkọ meji jẹ atẹle yii: Isọpọ iwaju-ipari (FEOL), nibiti a ti ṣelọpọ photodetector ati transistor nigbakanna lori sobusitireti ohun alumọni gbigba fun sisẹ iwọn otutu ti o ga, ṣugbọn gbigba agbegbe ërún. Isopọmọ-ipari (BEOL). Photodetectors ti wa ni ti ṣelọpọ lori oke ti irin lati yago fun kikọlu pẹlu CMOS, sugbon ti wa ni opin si kekere processing awọn iwọn otutu.
Nọmba 2: Idahun ati bandiwidi ti iyara-giga Ge / Si fotodetector
Ohun elo aarin data
Awọn olutọpa iyara-giga jẹ paati bọtini ni iran atẹle ti isọpọ ile-iṣẹ data. Awọn ohun elo akọkọ pẹlu: awọn transceivers opiti: 100G, 400G ati awọn oṣuwọn ti o ga julọ, lilo PAM-4 modulation; Aga bandiwidi photodetector(> 50 GHz) nilo.
Silikoni-orisun optoelectronic ese Circuit: monolithic Integration ti oluwari pẹlu modulator ati awọn miiran irinše; A iwapọ, ga-išẹ opitika engine.
Pipin faaji: isọpọ opiti laarin iširo pinpin, ibi ipamọ, ati ibi ipamọ; Wiwakọ ibeere fun agbara-daradara, awọn olutọpa bandiwidi giga-giga.
Oju ojo iwaju
Ọjọ iwaju ti awọn olutọpa iyara iyara giga optoelectronic yoo ṣafihan awọn aṣa wọnyi:
Awọn oṣuwọn data ti o ga julọ: Wiwakọ idagbasoke ti 800G ati 1.6T transceivers; Awọn olutọpa fọto pẹlu awọn bandiwidi ti o tobi ju 100 GHz nilo.
Imudara ilọsiwaju: Isọpọ chirún kanṣoṣo ti ohun elo III-V ati ohun alumọni; Imọ-ẹrọ iṣọpọ 3D ti ilọsiwaju.
Awọn ohun elo titun: Ṣiṣayẹwo awọn ohun elo onisẹpo meji (gẹgẹbi graphene) fun wiwa ina ultrafast; A titun Group IV alloy fun o gbooro sii weful agbegbe.
Awọn ohun elo ti n yọ jade: LiDAR ati awọn ohun elo oye miiran n ṣe idagbasoke idagbasoke APD; Awọn ohun elo fotonu Makirowefu to nilo awọn olutọpa ila ila giga.
Awọn olutọpa iyara-giga, paapaa Ge tabi Si photodetectors, ti di awakọ bọtini ti optoelectronics ti o da lori silikoni ati awọn ibaraẹnisọrọ opiti ti iran atẹle. Awọn ilọsiwaju ti o tẹsiwaju ninu awọn ohun elo, apẹrẹ ẹrọ, ati awọn imọ-ẹrọ iṣọpọ jẹ pataki lati pade awọn ibeere bandiwidi ti ndagba ti awọn ile-iṣẹ data iwaju ati awọn nẹtiwọọki ibaraẹnisọrọ. Bi aaye naa ti n tẹsiwaju lati dagbasoke, a le nireti lati rii awọn olutọpa fọto pẹlu iwọn bandiwidi ti o ga, ariwo kekere, ati isọpọ ailopin pẹlu itanna ati awọn iyika photonic.
Akoko ifiweranṣẹ: Jan-20-2025