Pou optoelektwonik ki baze sou silikon, fotodetektè silikon
Fotodetektèkonvèti siyal limyè an siyal elektrik, epi pandan vitès transfè done yo kontinye amelyore, fotodetektè gwo vitès entegre ak platfòm optoelektwonik ki baze sou Silisyòm vin tounen kle pou sant done ak rezo telekominikasyon pwochen jenerasyon an. Atik sa a pral bay yon apèsi sou fotodetektè gwo vitès avanse, ak anfaz sou jèmanyòm ki baze sou Silisyòm (fotodetektè Ge oswa Si)fotodetektè silikonpou teknoloji optoelektwonik entegre.
Jèmanyòm se yon materyèl atiran pou deteksyon limyè enfrawouj tou pre sou platfòm Silisyòm paske li konpatib ak pwosesis CMOS epi li gen yon absòpsyon trè fò nan longèdonn telekominikasyon yo. Estrikti fotodetektè Ge/Si ki pi komen an se dyòd pin lan, kote jèmanyòm intrinsèk la antre nan rejyon tip P ak tip N yo.
Estrikti aparèy Figi 1 montre yon peny vètikal tipik Ge oubyenSi fotodetektèestrikti:
Karakteristik prensipal yo enkli: kouch absòpsyon jèmanyòm ki grandi sou yon substra Silisyòm; Itilize pou kolekte kontak p ak n transpòtè chaj yo; Kouplaj gid vag pou absòpsyon limyè efikas.
Kwasans epitaksyèl: Li difisil pou fè jèmanyòm bon kalite sou silikon akòz diferans rezo 4.2% ant de materyèl yo. Anjeneral, yo itilize yon pwosesis kwasans an de etap: kwasans kouch tanpon nan tanperati ba (300-400°C) ak depo jèmanyòm nan tanperati wo (pi wo pase 600°C). Metòd sa a ede kontwole dislokasyon fil ki koze pa diferans rezo. Rekui apre kwasans nan 800-900°C diminye dansite dislokasyon fil la a apeprè 10^7 cm^-2. Karakteristik pèfòmans: Fotodetektè PIN Ge/Si ki pi avanse a ka reyalize: repons, > 0.8A /W nan 1550 nm; Lajè band, >60 GHz; Kouran fènwa, <1 μA nan -1 V polarizasyon.
Entegrasyon ak platfòm optoelektwonik ki baze sou silikon
Entegrasyon an nanfotodetektè gwo vitèsAvèk platfòm optoelektwonik ki baze sou Silisyòm, li pèmèt transceiver optik avanse ak koneksyon. De metòd entegrasyon prensipal yo se jan sa a: Entegrasyon front-end (FEOL), kote fotodetektè a ak tranzistò a fabrike an menm tan sou yon substra Silisyòm ki pèmèt pwosesis nan tanperati ki wo, men ki pran espas chip la. Entegrasyon back-end (BEOL). Fotodetektè yo fabrike sou tèt metal la pou evite entèferans ak CMOS, men yo limite a tanperati pwosesis ki pi ba.
Figi 2: Repons ak Pleasant yon fotodetektè Ge/Si gwo vitès
Aplikasyon sant done
Fotodetektè gwo vitès yo se yon eleman kle nan pwochen jenerasyon entèkoneksyon sant done yo. Aplikasyon prensipal yo enkli: transceiver optik: 100G, 400G ak pi gwo vitès, lè l sèvi avèk modilasyon PAM-4; Afotodetektè gwo lajè band(>50 GHz) obligatwa.
Sikwi entegre optoelektwonik ki baze sou Silisyòm: entegrasyon monolitik detektè a ak modilatè a ansanm ak lòt konpozan; Yon motè optik kontra enfòmèl ant ak pèfòmans segondè.
Achitekti distribye: entèkoneksyon optik ant informatique distribye, depo, ak depo; Kondwi demann pou fotodetektè efikas nan enèji, ki gen gwo Pleasant.
Pèspektiv pou lavni
Lavni fotodetektè optoelektwonik entegre ki gen gwo vitès pral montre tandans sa yo:
Pi gwo vitès done: Ap ankouraje devlopman transceiver 800G ak 1.6T; Yo bezwen fotodetektè ki gen lajè band pi gran pase 100 GHz.
Amelyorasyon entegrasyon: Entegrasyon yon sèl chip nan materyèl III-V ak silikon; Teknoloji entegrasyon 3D avanse.
Nouvo materyèl: Eksplore materyèl bidimensyonèl (tankou grafèn) pou deteksyon limyè ultra rapid; Yon nouvo alyaj Gwoup IV pou pwoteksyon longèdonn pwolonje.
Aplikasyon émergentes: LiDAR ak lòt aplikasyon pou deteksyon ap pouse devlopman APD; Aplikasyon foton mikwo ond ki mande fotodetektè ki gen gwo lineyite.
Fotodetektè gwo vitès yo, sitou fotodetektè Ge oubyen Si, vin tounen yon motè kle nan optoelektwonik ki baze sou Silisyòm ak kominikasyon optik pwochen jenerasyon an. Pwogrè kontinyèl nan materyèl, konsepsyon aparèy, ak teknoloji entegrasyon yo enpòtan pou satisfè demand k ap grandi an tèm de Pleasant nan sant done ak rezo telekominikasyon nan lavni. Pandan domèn nan ap kontinye evolye, nou ka espere wè fotodetektè ki gen plis Pleasant, mwens bri, ak yon entegrasyon san pwoblèm ak sikui elektwonik ak fotonik.
Dat piblikasyon: 20 janvye 2025