ဖိုတွန်နစ်ပေါင်းစပ်ပတ်လမ်းပစ္စည်းစနစ်များ နှိုင်းယှဉ်ခြင်း

ဖိုတွန်နစ်ပေါင်းစပ်ပတ်လမ်းပစ္စည်းစနစ်များ နှိုင်းယှဉ်ခြင်း
ပုံ ၁ တွင် အင်ဒီယမ် ဖော့စဖရပ်စ် (InP) နှင့် ဆီလီကွန် (Si) ဟူသော ပစ္စည်းစနစ်နှစ်ခုကို နှိုင်းယှဉ်ပြထားသည်။ အင်ဒီယမ်၏ ရှားပါးမှုကြောင့် InP သည် Si ထက် ပိုမိုစျေးကြီးသော ပစ္စည်းတစ်ခု ဖြစ်လာသည်။ ဆီလီကွန်အခြေခံ ဆားကစ်များတွင် epitaxial ကြီးထွားမှု နည်းပါးသောကြောင့် ဆီလီကွန်အခြေခံ ဆားကစ်များ၏ ထွက်နှုန်းသည် InP ဆားကစ်များထက် ပိုမိုမြင့်မားလေ့ရှိသည်။ ဆီလီကွန်အခြေခံ ဆားကစ်များတွင် ဂျာမေနီယမ် (Ge) ကို များသောအားဖြင့် တွင်သာ အသုံးပြုသည်။ဓာတ်ပုံရှာဖွေကိရိယာ(အလင်းရှာဖွေစက်များ), epitaxial growth လိုအပ်ပြီး InP စနစ်များတွင် passive waveguides များကိုပင် epitaxial growth ဖြင့် ပြင်ဆင်ရမည်ဖြစ်သည်။ Epitaxial growth သည် crystal ingot မှကဲ့သို့ single crystal growth ထက် defect density ပိုများလေ့ရှိသည်။ InP waveguides များသည် transverse တွင်သာ refractive index contrast မြင့်မားပြီး silicon-based waveguides များတွင် transverse နှင့် longitudinal နှစ်မျိုးလုံးတွင် refractive index contrast မြင့်မားသောကြောင့် silicon-based devices များသည် bending radii သေးငယ်ခြင်းနှင့် အခြားပိုမိုကျစ်လစ်သောဖွဲ့စည်းပုံများကို ရရှိစေသည်။ InGaAsP တွင် direct band gap ရှိပြီး Si နှင့် Ge တွင်မရှိပါ။ ရလဒ်အနေဖြင့် InP ပစ္စည်းစနစ်များသည် laser efficiency တွင် သာလွန်ကောင်းမွန်ပါသည်။ InP စနစ်များ၏ intrinsic oxides များသည် Si ၏ intrinsic oxides များဖြစ်သော silicon dioxide (SiO2) ကဲ့သို့ တည်ငြိမ်ပြီး ခိုင်မာမှုမရှိပါ။ Silicon သည် InP ထက် ပိုမိုအားကောင်းသောပစ္စည်းဖြစ်ပြီး InP တွင် 75 mm နှင့်နှိုင်းယှဉ်ပါက 300 mm (မကြာမီ 450 mm သို့ အဆင့်မြှင့်တင်မည်) မှ wafer အရွယ်အစားကြီးများကို အသုံးပြုခွင့်ပြုသည်။ InPမော်ဂျူလာများအပူချိန်ကြောင့်ဖြစ်ပေါ်လာသော band edge ရွေ့လျားမှုကြောင့် အပူချိန်ကိုထိခိုက်လွယ်သော quantum-confined Stark effect ပေါ်တွင်မူတည်လေ့ရှိသည်။ ဆန့်ကျင်ဘက်အားဖြင့် ဆီလီကွန်အခြေခံ modulators များ၏ အပူချိန်မှီခိုမှုသည် အလွန်သေးငယ်ပါသည်။

ဆီလီကွန်ဖိုတွန်နစ်နည်းပညာကို ယေဘုယျအားဖြင့် ကုန်ကျစရိတ်နည်းသော၊ ရေတို၊ ပမာဏများသော ထုတ်ကုန်များအတွက်သာ သင့်လျော်သည်ဟု ယူဆကြသည် (တစ်နှစ်လျှင် အပိုင်းအစ ၁ သန်းကျော်)။ အကြောင်းမှာ မျက်နှာဖုံးနှင့် ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုကုန်ကျစရိတ်များကို ဖြန့်ကျက်ရန် wafer စွမ်းရည်များစွာ လိုအပ်ကြောင်း ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့် လက်ခံထားသောကြောင့်ဖြစ်ပြီး၊ဆီလီကွန် ဖိုတွန်နစ် နည်းပညာမြို့တစ်မြို့မှတစ်မြို့ ဒေသတွင်းနှင့် ရေရှည်ထုတ်ကုန်အသုံးချမှုများတွင် သိသာထင်ရှားသော စွမ်းဆောင်ရည်အားနည်းချက်များရှိသည်။ သို့သော်၊ အမှန်တကယ်တွင် ဆန့်ကျင်ဘက်ဖြစ်သည်။ ကုန်ကျစရိတ်နည်းသော၊ အကွာအဝေးတိုသော၊ အထွက်နှုန်းမြင့်သော အသုံးချမှုများတွင်၊ vertical cavity surface-emitting laser (VCSEL) နှင့်တိုက်ရိုက်ပြုပြင်ထားသော လေဆာ (DML လေဆာ) : တိုက်ရိုက် modulated laser သည် ကြီးမားသော ယှဉ်ပြိုင်မှုဖိအားကို ဖြစ်ပေါ်စေပြီး laser များကို အလွယ်တကူ ပေါင်းစပ်၍မရသော silicon-based photonic နည်းပညာ၏ အားနည်းချက်သည် သိသာထင်ရှားသော အားနည်းချက်တစ်ခု ဖြစ်လာခဲ့သည်။ ဆန့်ကျင်ဘက်အနေဖြင့်၊ မြို့ပြနှင့် အဝေးပြေးအသုံးချမှုများတွင် silicon photonics နည်းပညာနှင့် digital signal processing (DSP) ကို ပေါင်းစပ်ရန် ဦးစားပေးသောကြောင့် (အပူချိန်မြင့်မားသောပတ်ဝန်းကျင်တွင် မကြာခဏဖြစ်လေ့ရှိသည်) laser ကို ခွဲထုတ်ခြင်းသည် ပိုမိုအကျိုးရှိသည်။ ထို့အပြင်၊ coherent detection နည်းပညာသည် silicon photonics နည်းပညာ၏ အားနည်းချက်များကို အတိုင်းအတာတစ်ခုအထိ ဖြည့်ဆည်းပေးနိုင်သည်။ ဥပမာ dark current သည် local oscillator photocurrent ထက် များစွာသေးငယ်သော ပြဿနာကဲ့သို့သော ပြဿနာ။ တစ်ချိန်တည်းမှာပင်၊ mask နှင့် ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်ရေးကုန်ကျစရိတ်များကို ကာမိစေရန် wafer capacity များစွာလိုအပ်သည်ဟု ထင်မှတ်ခြင်းသည်လည်း မှားယွင်းသည်၊ အဘယ်ကြောင့်ဆိုသော် silicon photonics နည်းပညာသည် အဆင့်မြင့်ဆုံး complementary metal oxide semiconductors (CMOS) ထက် များစွာပိုကြီးသော node အရွယ်အစားများကို အသုံးပြုထားသောကြောင့် လိုအပ်သော mask များနှင့် ထုတ်လုပ်မှုလုပ်ငန်းစဉ်များသည် အတော်လေးစျေးသက်သာသည်။