Các máy dò ảnh tốc độ cao được giới thiệu bởiBộ dò quang InGaAs
Máy dò ảnh tốc độ caotrong lĩnh vực truyền thông quang học chủ yếu bao gồm các bộ dò quang InGaAs III-V và Si và Ge/ IV đầy đủBộ dò quang Si. Đầu tiên là một máy dò hồng ngoại gần truyền thống, đã thống trị trong một thời gian dài, trong khi sau này dựa vào công nghệ quang học silicon để trở thành một ngôi sao đang lên và là một điểm nóng trong lĩnh vực nghiên cứu quang điện tử quốc tế trong những năm gần đây. Ngoài ra, các máy dò mới dựa trên vật liệu perovskite, hữu cơ và hai chiều đang phát triển nhanh chóng do những ưu điểm là dễ xử lý, tính linh hoạt tốt và các đặc tính có thể điều chỉnh. Có sự khác biệt đáng kể giữa các máy dò mới này và các máy dò quang vô cơ truyền thống về tính chất vật liệu và quy trình sản xuất. Các máy dò perovskite có đặc tính hấp thụ ánh sáng tuyệt vời và khả năng vận chuyển điện tích hiệu quả, các máy dò vật liệu hữu cơ được sử dụng rộng rãi vì chi phí thấp và các electron linh hoạt, và các máy dò vật liệu hai chiều đã thu hút được nhiều sự chú ý do các đặc tính vật lý độc đáo và tính di động cao của hạt mang. Tuy nhiên, so với các máy dò InGaAs và Si/Ge, các máy dò mới vẫn cần được cải thiện về tính ổn định lâu dài, độ hoàn thiện sản xuất và tích hợp.
InGaAs là một trong những vật liệu lý tưởng để thực hiện các máy dò quang tốc độ cao và phản ứng cao. Trước hết, InGaAs là vật liệu bán dẫn có khoảng cách dải trực tiếp và chiều rộng khoảng cách dải của nó có thể được điều chỉnh theo tỷ lệ giữa In và Ga để đạt được khả năng phát hiện các tín hiệu quang có bước sóng khác nhau. Trong số đó, In0,53Ga0,47As hoàn toàn phù hợp với mạng lưới nền của InP và có hệ số hấp thụ ánh sáng lớn trong băng thông truyền thông quang học, được sử dụng rộng rãi nhất trong việc chế tạobộ tách sóng quang, và hiệu suất dòng điện tối và khả năng phản hồi cũng là tốt nhất. Thứ hai, vật liệu InGaAs và InP đều có vận tốc trôi electron cao và vận tốc trôi electron bão hòa của chúng là khoảng 1×107 cm/s. Đồng thời, vật liệu InGaAs và InP có hiệu ứng vượt vận tốc electron dưới trường điện cụ thể. Vận tốc vượt có thể được chia thành 4×107cm/s và 6×107cm/s, có lợi cho việc hiện thực hóa băng thông giới hạn thời gian sóng mang lớn hơn. Hiện tại, bộ tách sóng quang InGaAs là bộ tách sóng quang phổ biến nhất cho truyền thông quang học và phương pháp ghép nối bề mặt chủ yếu được sử dụng trên thị trường, và các sản phẩm bộ tách sóng bề mặt 25 Gbaud/s và 56 Gbaud/s đã được hiện thực hóa. Kích thước nhỏ hơn, bộ tách sóng ngược và bộ tách sóng bề mặt băng thông lớn cũng đã được phát triển, chủ yếu phù hợp cho các ứng dụng tốc độ cao và bão hòa cao. Tuy nhiên, đầu dò sự cố bề mặt bị hạn chế bởi chế độ ghép nối của nó và khó tích hợp với các thiết bị quang điện tử khác. Do đó, với sự cải thiện các yêu cầu tích hợp quang điện tử, các bộ tách sóng quang InGaAs ghép nối với ống dẫn sóng có hiệu suất tuyệt vời và phù hợp để tích hợp đã dần trở thành trọng tâm nghiên cứu, trong đó các mô-đun đầu dò quang InGaAs 70 GHz và 110 GHz thương mại hầu như đều sử dụng các cấu trúc ghép nối với ống dẫn sóng. Theo các vật liệu nền khác nhau, đầu dò quang điện InGaAs ghép nối với ống dẫn sóng có thể được chia thành hai loại: InP và Si. Vật liệu epitaxial trên nền InP có chất lượng cao và phù hợp hơn để chế tạo các thiết bị hiệu suất cao. Tuy nhiên, nhiều sự không khớp khác nhau giữa vật liệu III-V, vật liệu InGaAs và nền Si được phát triển hoặc liên kết trên nền Si dẫn đến chất lượng vật liệu hoặc giao diện tương đối kém và hiệu suất của thiết bị vẫn còn nhiều chỗ để cải thiện.
Thời gian đăng: 31-12-2024