ဘာကြောင့် Ge ကို အသုံးပြုရမှာလဲ။ဓာတ်ပုံရှာဖွေကိရိယာ
၁။ အခြေခံနေရာချထားခြင်း- Ge ကို photodetector အဖြစ် အဘယ်ကြောင့် အသုံးပြုရန် လိုအပ်သနည်း။
ဆီလီကွန် အလင်းတန်းချိတ်ဆက်မှုများတွင်၊ ဖိုတိုဒတ်တာများသည် အလင်းတန်းအချက်ပြမှုများကို လျှပ်စစ်အချက်ပြမှုများအဖြစ် ပြန်လည်ပြောင်းလဲပေးသည့် “ဘာသာပြန်များ” ဖြစ်သည်။ သို့သော် ဆီလီကွန်တွင် bandgap 1.12 eV ရှိပြီး 1310/1550 nm ဆက်သွယ်ရေး band များအတွက် နီးပါးပွင့်လင်းမြင်သာသောကြောင့် ဂျာမေနီယမ် (Ge) ကိုသာ ထည့်သွင်းနိုင်သည်။
Ge တွင် ဆက်သွယ်ရေး O/C band ကို လွှမ်းခြုံထားသော 0.8 eV ၏ direct bandgap ရှိပြီး ဆီလီကွန်နှင့် 4.2% lattice mismatch ရှိသည်။ direct growth အတွက် dislocation density သည် 4 × 10 ⁸ cm ⁻ ² အထိ မြင့်မားပြီး dark current ကို လုံးဝ မရရှိနိုင်ပါ။ တစ်ချိန်တည်းမှာပင်၊ Ge တွင် indirect bandgap ရှိပြီး ၎င်း၏ absorption coefficient သည် InGaAs ထက် သဘာဝအတိုင်း အဆတစ်ခု နိမ့်ကျပြီး ၎င်းသည် သဘာဝအားနည်းချက်တစ်ခုဖြစ်သည်။
၂။ အဓိကတိုးတက်မှု- waveguide ပေါင်းစပ်မှုသည် စွမ်းဆောင်ရည် ပိတ်ဆို့မှုကို ချိုးဖျက်ပေးသည်
ရိုးရာ vertical incidence photodetectors များ၏ “absorption length=carrier collection path” တွင် 7GHz ၏ အထက်ကန့်သတ်ချက်သာရှိသော “responsivity bandwidth” seesaw ရှိသည်။
လက်ရှိတွင်၊ အဓိက စက်ပစ္စည်းလမ်းကြောင်းများကို အမျိုးအစားသုံးမျိုးခွဲခြားထားသည်-
Vertical pin: ဤလုပ်ငန်းစဉ်သည် လုပ်ငန်းတွင် အရိုးရှင်းဆုံးနှင့် အဓိကအားဖြင့်ဖြစ်ပြီး၊ သုညဘက်လိုက်မှု @ 40Gb/s နှင့်> 60GHz bandwidth ကို ရရှိစေပါသည်။
MSM သတ္တု တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်း သတ္တု- အပူချိန်မြင့်မားစွာ doping လုပ်ရန် မလိုအပ်ပါ၊ backend တွင် ပေါင်းစပ်နိုင်သည်၊ မြင့်မားသော dark current ရှိပြီး 40GHz ကျော် bandwidth ရှိသည်။
အဆင့်မြင့် မျိုးကွဲများ-ခရီးသွားလှိုင်း ဓာတ်ပုံထောက်လှမ်းကိရိယာများ(TWPD) နှင့် single line carrier photodetectors (UTC) များကို မိုက်ခရိုဝေ့ဖိုတွန်လင့်ခ်များအတွက် အသုံးပြုပြီး မြင့်မားသော bandwidth နှင့် မြင့်မားသော saturation photocurrent ကို ဟန်ချက်ညီစေသည်။
၃။ ပစ္စည်းများနှင့် လက်မှုပညာ- 'ချို့ယွင်းချက်များ' ကို အားသာချက်များအဖြစ် ပြောင်းလဲခြင်း
ကွက်တိမကိုက်ညီမှုနှင့် စွမ်းဆောင်ရည်ချို့ယွင်းချက်များကို တုံ့ပြန်သည့်အနေဖြင့်၊ လုပ်ငန်းသည် ရင့်ကျက်သောဖြေရှင်းချက်များကို တီထွင်ခဲ့သည်-
အဆင့်နှစ်ဆင့် epitaxy နည်းလမ်း- ပထမဦးစွာ 30-50nm အပူချိန်နိမ့် buffer layer ကို ကြီးထွားစေပြီး ပစ်မှတ်အထူသို့ရောက်ရှိရန် အပူချိန်ကို တိုးမြှင့်ကာ dislocation density ကို ~10 ⁷ cm ⁻ ² အထိ လျှော့ချပေးသည်။
Strain engineering: Ge နှင့် Si အကြား thermal expansion coefficients ကွာခြားချက်သည် Ge film တွင် 0.2% biaxial tensile strain ကို ဖြစ်ပေါ်စေပြီး 0.8 eV မှ 0.77 eV အထိ တိုက်ရိုက် band gap လျှော့ချမှုနှင့် 1.55 μ m မှ 1.61 μ m အထိ absorption edge extension ကို ဖြစ်ပေါ်စေကာ C+L band တစ်ခုလုံးကို လွှမ်းခြုံထားပြီး L band ရှိ absorption coefficient တောင်မှ InGaAs နှင့် ကိုက်ညီနိုင်သည်။
CMOS ပေါင်းစပ်မှု- ၎င်းသည် စူးစမ်းလေ့လာဆဲအဆင့်တွင်သာ ရှိသေးသည်။ Front end integration (FEOL) သည် 750 ℃ အထက် မြင့်မားသော အပူချိန်ကို ခံနိုင်ရည်ရှိရန် လိုအပ်ပြီး back-end integration (BEOL) သည် အပူချိန်နှင့် လိုက်လျောညီထွေဖြစ်သော်လည်း crystal substrates များ မပါဝင်ဘဲ ပေါင်းစည်းထားသော ရင့်ကျက်သော ဖြေရှင်းချက်ကို မဖန်တီးနိုင်သေးပါ။ လက်ရှိတွင် စက်မှုလုပ်ငန်းသည် “90% single-chip+external” ရောနှောလမ်းကြောင်းကို လက်ခံကျင့်သုံးသည်။လေဆာ"။
ပို့စ်တင်ချိန်: ၂၀၂၆ ခုနှစ်၊ ဇွန်လ ၂၃ ရက်