Fotodetektè ak longèdonn koupe

Fotodetektèak longèdonn koupe

Atik sa a konsantre sou materyèl ak prensip fonksyònman fotodetektè yo (sitou mekanis repons ki baze sou teyori bann), ansanm ak paramèt kle yo ak senaryo aplikasyon diferan materyèl semi-kondiktè.
1. Prensip debaz: Fotodetektè a fonksyone sou baz efè fotoelektrik la. Foton ensidan yo bezwen pote ase enèji (pi gran pase lajè espas bann Eg materyèl la) pou eksite elektwon yo soti nan bann valans lan pou ale nan bann kondiksyon an, pou fòme yon siyal elektrik detektab. Enèji foton an envèsman pwopòsyonèl ak longèdonn lan, kidonk detektè a gen yon "longèdonn koupe" (λ c) - longèdonn maksimòm ki ka reponn, pi lwen pase ki li pa ka reponn efektivman. Longèdonn koupe a ka estime lè l sèvi avèk fòmil λ c ≈ 1240/Eg (nm), kote Eg mezire an eV.
2. Materyèl semi-kondiktè kle yo ak karakteristik yo:
Silisyòm (Si): lajè espas bann anviwon 1.12 eV, longèdonn koupe anviwon 1107 nm. Apwopriye pou deteksyon longèdonn kout tankou 850 nm, souvan itilize pou koneksyon fib optik multimode kout distans (tankou sant done).
Galyòm arseniur (GaAs): lajè espas bann 1.42 eV, longèdonn koupe apeprè 873 nm. Apwopriye pou bann longèdonn 850 nm, li ka entegre ak sous limyè VCSEL ki fèt ak menm materyèl la sou yon sèl chip.
Endyòm galyòm arseniur (InGaAs): Lajè espas bann lan ka ajiste ant 0.36 ~ 1.42 eV, epi longèdonn koupe a kouvri 873 ~ 3542 nm. Li se materyèl detektè prensipal la pou fenèt kominikasyon fib 1310 nm ak 1550 nm, men li mande yon substra InP epi li konplèks pou entegre ak sikui ki baze sou silikon.
Germanium (Ge): ak yon lajè espas bann apeprè 0.66 eV ak yon longèdonn koupe apeprè 1879 nm. Li ka kouvri 1550 nm a 1625 nm (bann L) epi li konpatib ak substrats silikon, sa ki fè li yon solisyon posib pou pwolonje repons nan bann long.
Alyaj Silisyòm Jèmanyòm (tankou Si0.5Ge0.5): lajè espas bann anviwon 0.96 eV, longèdonn koupe anviwon 1292 nm. Lè yo dope Jèmanyòm nan Silisyòm, longèdonn repons lan ka pwolonje pou rive nan bann ki pi long sou substrat Silisyòm lan.
3. Asosyasyon senaryo aplikasyon an:
Bann 850 nm:Fotodetektè Silisyòmoubyen yo ka itilize fotodetektè GaAs.
Gwoup 1310/1550 nm:Fotodetektè InGaAsyo sitou itilize. Fotodetektè jèmanyòm pi oswa alyaj jèmanyòm silikon kapab kouvri tou ranje sa a epi yo gen avantaj potansyèl nan entegrasyon ki baze sou silikon.

An jeneral, atravè konsèp debaz teyori bann ak longèdonn koupe, yo te revize sistematikman karakteristik aplikasyon yo ak ranje kouvèti longèdonn diferan materyèl semi-kondiktè nan fotodetektè yo, epi yo te mete aksan sou relasyon sere ki genyen ant seleksyon materyèl, fenèt longèdonn kominikasyon fib optik, ak pri pwosesis entegrasyon an.