မြန်နှုန်းမြင့် photodetector များကို မိတ်ဆက်ပေးထားသည်InGaAs ဖိုတိုထောက်လှမ်းကိရိယာများ
မြန်နှုန်းမြင့် ဓာတ်ပုံထောက်လှမ်းကိရိယာများအလင်းဆက်သွယ်ရေးနယ်ပယ်တွင် အဓိကအားဖြင့် III-V InGaAs photodetectors များနှင့် IV full Si နှင့် Ge/ တို့ ပါဝင်သည်။Si ဖိုတိုထောက်လှမ်းကိရိယာများ။ ယခင်တစ်ခုသည် ရိုးရာအနီးကပ်အနီအောက်ရောင်ခြည်ရှာဖွေစက်ဖြစ်ပြီး ကြာမြင့်စွာကတည်းက လွှမ်းမိုးထားခဲ့ပြီး နောက်ပိုင်းတစ်ခုသည် ဆီလီကွန်အလင်းတန်းနည်းပညာကို အားကိုးအားထားပြုကာ ထွန်းတောက်လာသည့်ကြယ်ပွင့်တစ်ပွင့်ဖြစ်လာခဲ့ပြီး မကြာသေးမီနှစ်များအတွင်း နိုင်ငံတကာ optoelectronics သုတေသနနယ်ပယ်တွင် ရေပန်းစားသောနေရာတစ်ခုဖြစ်သည်။ ထို့အပြင်၊ perovskite၊ အော်ဂဲနစ်နှင့် နှစ်ဘက်မြင်ပစ္စည်းများကို အခြေခံသည့် ရှာဖွေစက်အသစ်များသည် လွယ်ကူစွာ လုပ်ဆောင်နိုင်ခြင်း၊ ကောင်းမွန်သော ပြောင်းလွယ်ပြင်လွယ်ရှိခြင်းနှင့် ချိန်ညှိနိုင်သောဂုဏ်သတ္တိများ၏ အားသာချက်များကြောင့် အလျင်အမြန် ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်လျက်ရှိသည်။ ဤရှာဖွေစက်အသစ်များနှင့် ရိုးရာ inorganic photodetector များအကြား ပစ္စည်းဂုဏ်သတ္တိများနှင့် ထုတ်လုပ်မှုလုပ်ငန်းစဉ်များတွင် သိသာထင်ရှားသော ကွာခြားချက်များရှိသည်။ Perovskite ရှာဖွေစက်များသည် အလင်းစုပ်ယူမှုအလွန်ကောင်းမွန်သော ဝိသေသလက္ခဏာများနှင့် ထိရောက်သော အားသွင်းသယ်ယူပို့ဆောင်ရေးစွမ်းရည်ရှိပြီး အော်ဂဲနစ်ပစ္စည်းများ ရှာဖွေစက်များကို ၎င်းတို့၏ ကုန်ကျစရိတ်နည်းပါးပြီး ပြောင်းလွယ်ပြင်လွယ်ရှိသော အီလက်ထရွန်များကြောင့် ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့်အသုံးပြုကြပြီး နှစ်ဘက်မြင်ပစ္စည်းများ ရှာဖွေစက်များသည် ၎င်းတို့၏ ထူးခြားသော ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာဂုဏ်သတ္တိများနှင့် မြင့်မားသော carrier mobility ကြောင့် အာရုံစိုက်မှုများစွာရရှိခဲ့သည်။ သို့သော် InGaAs နှင့် Si/Ge ရှာဖွေစက်များနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက ရေရှည်တည်ငြိမ်မှု၊ ထုတ်လုပ်မှုရင့်ကျက်မှုနှင့် ပေါင်းစပ်မှုတို့တွင် ရှာဖွေစက်အသစ်များကို တိုးတက်ကောင်းမွန်အောင် လုပ်ဆောင်ရန် လိုအပ်နေဆဲဖြစ်သည်။
InGaAs သည် မြန်နှုန်းမြင့်နှင့် တုံ့ပြန်မှုမြင့်မားသော photodetector များကို အကောင်အထည်ဖော်ရန်အတွက် အကောင်းဆုံးပစ္စည်းများထဲမှ တစ်ခုဖြစ်သည်။ ပထမဦးစွာ၊ InGaAs သည် တိုက်ရိုက် bandgap semiconductor ပစ္စည်းတစ်ခုဖြစ်ပြီး ၎င်း၏ bandgap အကျယ်ကို In နှင့် Ga အချိုးဖြင့် ထိန်းညှိနိုင်ပြီး မတူညီသော wavelength များ၏ optical signal များကို ထောက်လှမ်းနိုင်သည်။ ၎င်းတို့အနက် In0.53Ga0.47As သည် InP ၏ substrate lattice နှင့် လုံးဝကိုက်ညီပြီး optical communication band တွင် အလင်းစုပ်ယူမှုကိန်းဂဏန်းကြီးမားပြီး ၎င်းသည် ပြင်ဆင်မှုတွင် အသုံးအများဆုံးဖြစ်သည်။ဓာတ်ပုံထောက်လှမ်းကိရိယာများ, ပြီးတော့ မှောင်မိုက်လျှပ်စီးကြောင်းနဲ့ တုံ့ပြန်မှုစွမ်းဆောင်ရည်လည်း အကောင်းဆုံးပါပဲ။ ဒုတိယအချက်အနေနဲ့ InGaAs နဲ့ InP ပစ္စည်းနှစ်မျိုးလုံးမှာ မြင့်မားတဲ့ electron drift velocity ရှိပြီး သူတို့ရဲ့ saturated electron drift velocity က 1×107 cm/s လောက်ရှိပါတယ်။ တစ်ချိန်တည်းမှာပဲ၊ InGaAs နဲ့ InP ပစ္စည်းတွေမှာ သီးခြားလျှပ်စစ်စက်ကွင်းအောက်မှာ electron velocity overshoot effect ရှိပါတယ်။ overshoot velocity ကို 4× 107cm/s နဲ့ 6×107cm/s အဖြစ် ခွဲခြားနိုင်ပြီး carrier time-limited bandwidth ပိုကြီးတာကို အကောင်အထည်ဖော်ဖို့ အထောက်အကူပြုပါတယ်။ လက်ရှိမှာ InGaAs photodetector ဟာ optical communication အတွက် အသုံးအများဆုံး photodetector ဖြစ်ပြီး surface incidence coupling နည်းလမ်းကို ဈေးကွက်မှာ အများဆုံးအသုံးပြုပြီး 25 Gbaud/s နဲ့ 56 Gbaud/s surface incidence detector ထုတ်ကုန်တွေကို ထုတ်လုပ်ထားပါတယ်။ အရွယ်အစားသေးငယ်တဲ့၊ back incidence နဲ့ bandwidth ကြီးမားတဲ့ surface incidence detector တွေကိုလည်း တီထွင်ထုတ်လုပ်ထားပြီးဖြစ်ပြီး၊ ၎င်းတို့ဟာ မြန်နှုန်းမြင့်နဲ့ saturation မြင့်မားတဲ့ application တွေအတွက် အဓိကသင့်တော်ပါတယ်။ ဒါပေမယ့် surface incidence probe ကို coupling mode ကြောင့် ကန့်သတ်ထားပြီး တခြား optoelectronic device တွေနဲ့ ပေါင်းစပ်ဖို့ ခက်ခဲပါတယ်။ ထို့ကြောင့် optoelectronic integration လိုအပ်ချက်များ တိုးတက်လာခြင်းနှင့်အတူ၊ ကောင်းမွန်သောစွမ်းဆောင်ရည်ရှိပြီး integration အတွက်သင့်လျော်သော waveguide coupled InGaAs photodetector များသည် သုတေသန၏အာရုံစိုက်မှု တဖြည်းဖြည်းဖြစ်လာခဲ့ပြီး၊ ၎င်းတို့အနက် စီးပွားဖြစ် 70 GHz နှင့် 110 GHz InGaAs photoprobe module အားလုံးနီးပါးသည် waveguide coupled structure များကို အသုံးပြုကြသည်။ မတူညီသော substrate ပစ္စည်းများအရ၊ waveguide coupling InGaAs photoelectric probe ကို အမျိုးအစားနှစ်မျိုးခွဲခြားနိုင်သည်- InP နှင့် Si။ InP substrate ရှိ epitaxial ပစ္စည်းသည် အရည်အသွေးမြင့်မားပြီး မြင့်မားသောစွမ်းဆောင်ရည်ရှိသော device များပြင်ဆင်ရန်အတွက် ပိုမိုသင့်လျော်သည်။ သို့သော်၊ III-V ပစ္စည်းများ၊ InGaAs ပစ္စည်းများနှင့် Si substrates ပေါ်တွင် ကြီးထွားသော သို့မဟုတ် ချည်နှောင်ထားသော Si substrates များအကြား မကိုက်ညီမှုအမျိုးမျိုးသည် material သို့မဟုတ် interface အရည်အသွေးကို အတော်လေးညံ့ဖျင်းစေပြီး device ၏စွမ်းဆောင်ရည်ကို မြှင့်တင်ရန်နေရာများစွာရှိနေသေးသည်။
ပို့စ်တင်ချိန်: ၂၀၂၄ ခုနှစ်၊ ဒီဇင်ဘာလ ၃၁ ရက်