InGaAs ဖိုတိုဒတ်တာ ကိရိယာကို မိတ်ဆက်ပေးပါ

မိတ်ဆက်ပေးပါInGaAs အလင်းရှာဖွေကိရိယာ

InGaAs သည် မြင့်မားသောတုံ့ပြန်မှုနှင့် လျှပ်စီးကြောင်းစီးဆင်းမှုရရှိရန်အတွက် အကောင်းဆုံးပစ္စည်းများထဲမှ တစ်ခုဖြစ်သည်။မြန်နှုန်းမြင့် ဓာတ်ပုံရှာဖွေကိရိယာပထမဦးစွာ၊ InGaAs သည် တိုက်ရိုက် bandgap semiconductor ပစ္စည်းတစ်ခုဖြစ်ပြီး ၎င်း၏ bandgap အကျယ်ကို In နှင့် Ga အချိုးဖြင့် ထိန်းညှိနိုင်ပြီး မတူညီသော wavelength များ၏ optical signal များကို ရှာဖွေတွေ့ရှိနိုင်စေပါသည်။ ၎င်းတို့အနက် In0.53Ga0.47As သည် InP substrate lattice နှင့် ကိုက်ညီပြီး optical communication band တွင် အလင်းစုပ်ယူမှုကိန်းဂဏန်း အလွန်မြင့်မားသည်။ ၎င်းသည် ပြင်ဆင်မှုတွင် အသုံးအများဆုံးဖြစ်သည်ဓာတ်ပုံရှာဖွေကိရိယာထို့အပြင် အထူးချွန်ဆုံး dark current နှင့် responsivity performance လည်းရှိသည်။ ဒုတိယအချက်အနေဖြင့် InGaAs နှင့် InP ပစ္စည်းနှစ်မျိုးလုံးတွင် electron drift velocity မြင့်မားပြီး ၎င်းတို့၏ saturated electron drift velocity နှစ်ခုစလုံးသည် ခန့်မှန်းခြေအားဖြင့် 1×107cm/s ရှိသည်။ တစ်ချိန်တည်းမှာပင်၊ သတ်မှတ်ထားသော လျှပ်စစ်စက်ကွင်းများအောက်တွင် InGaAs နှင့် InP ပစ္စည်းများသည် electron velocity overshoot effect များကို ပြသပြီး ၎င်းတို့၏ overshoot velocity များသည် 4×107cm/s နှင့် 6×107cm/s အသီးသီးရောက်ရှိသည်။ ၎င်းသည် crossing bandwidth မြင့်မားစွာရရှိရန် အထောက်အကူပြုသည်။ လက်ရှိတွင် InGaAs photodetector များသည် optical communication အတွက် အသုံးအများဆုံး photodetector များဖြစ်သည်။ ဈေးကွက်တွင် surface-incident coupling နည်းလမ်းသည် အသုံးအများဆုံးဖြစ်သည်။ 25 Gaud/s နှင့် 56 Gaud/s ရှိသော Surface-incident detector ထုတ်ကုန်များကို အစုလိုက်အပြုံလိုက်ထုတ်လုပ်နိုင်ပြီဖြစ်သည်။ အရွယ်အစားသေးငယ်သော၊ back-incident နှင့် bandwidth မြင့်မားသော surface-incident detector များကိုလည်း တီထွင်ထားပြီးဖြစ်ပြီး အဓိကအားဖြင့် မြန်နှုန်းမြင့်နှင့် saturation မြင့်မားခြင်းကဲ့သို့သော အသုံးချမှုများအတွက်ဖြစ်သည်။ သို့သော်၊ ၎င်းတို့၏ ချိတ်ဆက်မှုနည်းလမ်းများ၏ ကန့်သတ်ချက်များကြောင့် မျက်နှာပြင်ဖြစ်ရပ်ရှာဖွေကိရိယာများသည် အခြား optoelectronic ကိရိယာများနှင့် ပေါင်းစပ်ရန် ခက်ခဲပါသည်။ ထို့ကြောင့်၊ optoelectronic ပေါင်းစပ်မှုအတွက် တိုးမြင့်လာသော ဝယ်လိုအားနှင့်အတူ၊ ကောင်းမွန်သောစွမ်းဆောင်ရည်ရှိပြီး ပေါင်းစပ်မှုအတွက် သင့်လျော်သော waveguide coupled InGaAs photodetectors များသည် သုတေသန၏ အဓိကအာရုံစိုက်မှု တဖြည်းဖြည်းဖြစ်လာခဲ့သည်။ ၎င်းတို့ထဲတွင်၊ 70GHz နှင့် 110GHz ၏ စီးပွားဖြစ် InGaAs photodetector မော်ဂျူးအားလုံးနီးပါးသည် waveguide coupling ဖွဲ့စည်းပုံများကို လက်ခံကျင့်သုံးကြသည်။ substrate ပစ္စည်းများ၏ ကွာခြားချက်အရ၊ waveguide coupled InGaAs photodetectors များကို အဓိကအားဖြင့် အမျိုးအစားနှစ်မျိုးခွဲခြားနိုင်သည်- INP-based နှင့် Si-based။ InP substrates များပေါ်ရှိ ပစ္စည်း epitaxial သည် အရည်အသွေးမြင့်မားပြီး မြင့်မားသောစွမ်းဆောင်ရည်ရှိသော ကိရိယာများ ထုတ်လုပ်ရန်အတွက် ပိုမိုသင့်လျော်ပါသည်။ သို့သော်၊ Si substrates များပေါ်တွင် ကြီးထွားသော သို့မဟုတ် ချည်နှောင်ထားသော III-V အုပ်စုပစ္စည်းများအတွက်၊ InGaAs ပစ္စည်းများနှင့် Si substrates အကြား မကိုက်ညီမှုအမျိုးမျိုးကြောင့်၊ ပစ္စည်း သို့မဟုတ် interface အရည်အသွေးသည် အတော်လေးညံ့ဖျင်းပြီး ကိရိယာများ၏ စွမ်းဆောင်ရည်တွင် တိုးတက်မှုအတွက် များစွာနေရာလွတ်ရှိနေသေးသည်။

အသုံးချမှုပတ်ဝန်းကျင်အမျိုးမျိုးတွင်၊ အထူးသဖြင့် အလွန်အမင်းအခြေအနေများအောက်တွင်၊ ဖိုတိုဒိုင်တာ၏ တည်ငြိမ်မှုသည် လက်တွေ့အသုံးချမှုများတွင် အဓိကအချက်များထဲမှ တစ်ခုဖြစ်သည်။ မကြာသေးမီနှစ်များအတွင်း၊ ပါရို့စကိုက်၊ အော်ဂဲနစ်နှင့် နှစ်ဘက်မြင်ပစ္စည်းများကဲ့သို့သော ထောက်လှမ်းကိရိယာအမျိုးအစားအသစ်များသည် အာရုံစိုက်မှုများစွာရရှိခဲ့ပြီး ပစ္စည်းများသည် ပတ်ဝန်းကျင်ဆိုင်ရာအချက်များကြောင့် အလွယ်တကူထိခိုက်နိုင်သောကြောင့် ရေရှည်တည်ငြိမ်မှုနှင့်ပတ်သက်၍ စိန်ခေါ်မှုများစွာနှင့် ရင်ဆိုင်နေရဆဲဖြစ်သည်။ တစ်ချိန်တည်းမှာပင်၊ ပစ္စည်းအသစ်များ ပေါင်းစပ်ခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်သည် ရင့်ကျက်မှုမရှိသေးဘဲ၊ ကြီးမားသောထုတ်လုပ်မှုနှင့် စွမ်းဆောင်ရည်တသမတ်တည်းရှိမှုအတွက် နောက်ထပ်စူးစမ်းလေ့လာမှုများ လိုအပ်နေဆဲဖြစ်သည်။

inductors များ မိတ်ဆက်ခြင်းသည် လက်ရှိတွင် စက်ပစ္စည်းများ၏ bandwidth ကို ထိရောက်စွာ တိုးမြှင့်နိုင်သော်လည်း digital optical ဆက်သွယ်ရေးစနစ်များတွင် ရေပန်းစားခြင်း မရှိပါ။ ထို့ကြောင့် စက်ပစ္စည်း၏ parasitic RC parameters များကို ပိုမိုလျှော့ချရန် အပျက်သဘောဆောင်သော သက်ရောက်မှုများကို မည်သို့ရှောင်ရှားရမည်ဆိုသည်မှာ high-speed photodetector ၏ သုတေသနလမ်းညွှန်ချက်များထဲမှ တစ်ခုဖြစ်သည်။ ဒုတိယအချက်အနေဖြင့် waveguide coupled photodetectors များ၏ bandwidth သည် ဆက်လက်တိုးပွားလာသည်နှင့်အမျှ bandwidth နှင့် responsivity အကြား ကန့်သတ်ချက်သည် ပြန်လည်ပေါ်ပေါက်လာပါသည်။ 200GHz ထက်ကျော်လွန်သော 3dB bandwidth ရှိသော Ge/Si photodetectors နှင့် InGaAs photodetectors များကို တင်ပြထားသော်လည်း ၎င်းတို့၏ responsivities များသည် ကျေနပ်လောက်ဖွယ်မရှိပါ။ ကောင်းမွန်သော responsivity ကို ထိန်းသိမ်းနေစဉ် bandwidth ကို မည်သို့တိုးမြှင့်ရမည်ဆိုသည်မှာ အရေးကြီးသော သုတေသနခေါင်းစဉ်တစ်ခုဖြစ်ပြီး ဖြေရှင်းရန် process-compatible materials အသစ်များ (high mobility နှင့် high absorption coefficient) သို့မဟုတ် novel high-speed device structures များကို မိတ်ဆက်ရန် လိုအပ်နိုင်ပါသည်။ ထို့အပြင် device bandwidth တိုးလာသည်နှင့်အမျှ microwave photonic links များတွင် detectors များ၏ application scenarios များသည် တဖြည်းဖြည်း တိုးလာမည်ဖြစ်သည်။ optical ဆက်သွယ်ရေးတွင် optical power incidence သေးငယ်ခြင်းနှင့် high-sensitivity detection နှင့်မတူဘဲ၊ ဤ scenario သည် bandwidth မြင့်မားခြင်းအပေါ် အခြေခံ၍ high-power incidence အတွက် saturation power demand မြင့်မားသည်။ သို့သော်၊ bandwidth မြင့်မားသော စက်ပစ္စည်းများသည် များသောအားဖြင့် အရွယ်အစားသေးငယ်သောဖွဲ့စည်းပုံများကို အသုံးပြုလေ့ရှိသောကြောင့် မြန်နှုန်းမြင့်နှင့် saturation မြင့်မားသောပါဝါ photodetector များကို ထုတ်လုပ်ရန် မလွယ်ကူဘဲ၊ စက်ပစ္စည်းများ၏ carrier extraction နှင့် အပူပျံ့နှံ့မှုတွင် နောက်ထပ်ဆန်းသစ်တီထွင်မှုများ လိုအပ်နိုင်ပါသည်။ နောက်ဆုံးအနေဖြင့်၊ မြန်နှုန်းမြင့် detector များ၏ dark current ကို လျှော့ချခြင်းသည် lattice mismatch ရှိသော photodetector များ ဖြေရှင်းရန် လိုအပ်သော ပြဿနာတစ်ခုအဖြစ် ရှိနေဆဲဖြစ်သည်။ dark current သည် အဓိကအားဖြင့် crystal အရည်အသွေးနှင့် ပစ္စည်း၏ မျက်နှာပြင်အခြေအနေနှင့် ဆက်စပ်နေသည်။ ထို့ကြောင့်၊ အရည်အသွေးမြင့် heteroepitaxy သို့မဟုတ် lattice mismatch စနစ်များအောက်တွင် bonding ကဲ့သို့သော အဓိကလုပ်ငန်းစဉ်များသည် သုတေသနနှင့် ရင်းနှီးမြှုပ်နှံမှု ပိုမိုလိုအပ်ပါသည်။