InGaAs ಫೋಟೊಡೆಕ್ಟರ್‌ನ ಸಂಶೋಧನಾ ಪ್ರಗತಿ

ಸಂಶೋಧನಾ ಪ್ರಗತಿInGaAs ಫೋಟೋಡೆಕ್ಟರ್

ಸಂವಹನ ದತ್ತಾಂಶ ಪ್ರಸರಣ ಪರಿಮಾಣದ ಘಾತೀಯ ಬೆಳವಣಿಗೆಯೊಂದಿಗೆ, ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಇಂಟರ್‌ಕನೆಕ್ಷನ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ವಿದ್ಯುತ್ ಇಂಟರ್‌ಕನೆಕ್ಷನ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸಿದೆ ಮತ್ತು ಮಧ್ಯಮ ಮತ್ತು ದೀರ್ಘ-ದೂರ ಕಡಿಮೆ-ನಷ್ಟದ ಹೆಚ್ಚಿನ-ವೇಗದ ಪ್ರಸರಣಕ್ಕೆ ಮುಖ್ಯವಾಹಿನಿಯ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವಾಗಿದೆ. ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸ್ವೀಕರಿಸುವ ತುದಿಯ ಪ್ರಮುಖ ಅಂಶವಾಗಿ,ಫೋಟೋ ಡಿಟೆಕ್ಟರ್ಅದರ ಹೆಚ್ಚಿನ ವೇಗದ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಗೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಅವಶ್ಯಕತೆಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಅವುಗಳಲ್ಲಿ, ವೇವ್‌ಗೈಡ್ ಕಪಲ್ಡ್ ಫೋಟೋಡೆಕ್ಟರ್ ಗಾತ್ರದಲ್ಲಿ ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದೆ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ವಿಡ್ತ್ ಹೊಂದಿದೆ ಮತ್ತು ಇತರ ಆಪ್ಟೊಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಸಾಧನಗಳೊಂದಿಗೆ ಚಿಪ್‌ನಲ್ಲಿ ಸಂಯೋಜಿಸಲು ಸುಲಭವಾಗಿದೆ, ಇದು ಹೆಚ್ಚಿನ ವೇಗದ ಫೋಟೋಡೆಕ್ಷನ್‌ನ ಸಂಶೋಧನಾ ಕೇಂದ್ರವಾಗಿದೆ. ಮತ್ತು ನಿಯರ್-ಇನ್ಫ್ರಾರೆಡ್ ಸಂವಹನ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ನಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುವ ಫೋಟೋಡೆಕ್ಟರ್‌ಗಳಾಗಿವೆ.

ಹೆಚ್ಚಿನ ವೇಗವನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು InGaAs ಸೂಕ್ತ ವಸ್ತುಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದಾಗಿದೆ ಮತ್ತುಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯ ಫೋಟೋ ಡಿಟೆಕ್ಟರ್‌ಗಳು. ಮೊದಲನೆಯದಾಗಿ, InGaAs ನೇರ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ಗ್ಯಾಪ್ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ವಸ್ತುವಾಗಿದ್ದು, ಅದರ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ಗ್ಯಾಪ್ ಅಗಲವನ್ನು In ಮತ್ತು Ga ನಡುವಿನ ಅನುಪಾತದಿಂದ ನಿಯಂತ್ರಿಸಬಹುದು, ಇದು ವಿಭಿನ್ನ ತರಂಗಾಂತರಗಳ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸಿಗ್ನಲ್‌ಗಳನ್ನು ಪತ್ತೆಹಚ್ಚಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ. ಅವುಗಳಲ್ಲಿ, In0.53Ga0.47As InP ಸಬ್‌ಸ್ಟ್ರೇಟ್ ಲ್ಯಾಟಿಸ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಹೊಂದಿಕೆಯಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಕಮ್ಯುನಿಕೇಷನ್ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ನಲ್ಲಿ ಅತಿ ಹೆಚ್ಚು ಬೆಳಕಿನ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಗುಣಾಂಕವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಇದು ಫೋಟೋಡೆಕ್ಟರ್ ತಯಾರಿಕೆಯಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚು ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಲ್ಪಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅತ್ಯಂತ ಅತ್ಯುತ್ತಮವಾದ ಡಾರ್ಕ್ ಕರೆಂಟ್ ಮತ್ತು ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾಶೀಲತೆಯ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಎರಡನೆಯದಾಗಿ, InGaAs ಮತ್ತು InP ವಸ್ತುಗಳು ಎರಡೂ ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಡ್ರಿಫ್ಟ್ ವೇಗಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ, ಅವುಗಳ ಸ್ಯಾಚುರೇಟೆಡ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಡ್ರಿಫ್ಟ್ ವೇಗಗಳು ಸರಿಸುಮಾರು 1×107cm/s ಆಗಿರುತ್ತವೆ. ಏತನ್ಮಧ್ಯೆ, ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ, InGaAs ಮತ್ತು InP ವಸ್ತುಗಳು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ವೇಗ ಓವರ್‌ಶೂಟ್ ಪರಿಣಾಮಗಳನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತವೆ, ಅವುಗಳ ಓವರ್‌ಶೂಟ್ ವೇಗಗಳು ಕ್ರಮವಾಗಿ 4×107cm/s ಮತ್ತು 6×107cm/s ತಲುಪುತ್ತವೆ. ಇದು ಹೆಚ್ಚಿನ ಕ್ರಾಸಿಂಗ್ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ವಿಡ್ತ್ ಅನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು ಅನುಕೂಲಕರವಾಗಿದೆ. ಪ್ರಸ್ತುತ, InGaAs ಫೋಟೋಡೆಕ್ಟರ್‌ಗಳು ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸಂವಹನಕ್ಕಾಗಿ ಅತ್ಯಂತ ಮುಖ್ಯವಾಹಿನಿಯ ಫೋಟೋಡೆಕ್ಟರ್‌ಗಳಾಗಿವೆ. ಚಿಕ್ಕ ಗಾತ್ರದ, ಬ್ಯಾಕ್-ಇನ್ಸಿಡೆಂಟ್ ಮತ್ತು ಹೈ-ಬ್ಯಾಂಡ್‌ವಿಡ್ತ್ ಮೇಲ್ಮೈ ಇನ್ಸಿಡೆಂಟ್ ಡಿಟೆಕ್ಟರ್‌ಗಳನ್ನು ಸಹ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲಾಗಿದೆ, ಇವುಗಳನ್ನು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಹೈ ಸ್ಪೀಡ್ ಮತ್ತು ಹೈ ಸ್ಯಾಚುರೇಶನ್‌ನಂತಹ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಆದಾಗ್ಯೂ, ಅವುಗಳ ಜೋಡಣೆ ವಿಧಾನಗಳ ಮಿತಿಗಳಿಂದಾಗಿ, ಮೇಲ್ಮೈ ಘಟನೆ ಪತ್ತೆಕಾರಕಗಳು ಇತರ ಆಪ್ಟೊಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಸಾಧನಗಳೊಂದಿಗೆ ಸಂಯೋಜಿಸುವುದು ಕಷ್ಟ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಆಪ್ಟೊಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಏಕೀಕರಣಕ್ಕೆ ಹೆಚ್ಚುತ್ತಿರುವ ಬೇಡಿಕೆಯೊಂದಿಗೆ, ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ ಮತ್ತು ಏಕೀಕರಣಕ್ಕೆ ಸೂಕ್ತವಾದ ವೇವ್‌ಗೈಡ್ ಕಪಲ್ಡ್ InGaAs ಫೋಟೊಡೆಕ್ಟರ್‌ಗಳು ಕ್ರಮೇಣ ಸಂಶೋಧನೆಯ ಕೇಂದ್ರಬಿಂದುವಾಗಿವೆ. ಅವುಗಳಲ್ಲಿ, 70GHz ಮತ್ತು 110GHz ನ ವಾಣಿಜ್ಯ InGaAs ಫೋಟೊಡೆಕ್ಟರ್ ಮಾಡ್ಯೂಲ್‌ಗಳು ಬಹುತೇಕ ಎಲ್ಲಾ ವೇವ್‌ಗೈಡ್ ಜೋಡಣೆ ರಚನೆಗಳನ್ನು ಅಳವಡಿಸಿಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ. ತಲಾಧಾರದ ವಸ್ತುಗಳ ವ್ಯತ್ಯಾಸದ ಪ್ರಕಾರ, ವೇವ್‌ಗೈಡ್ ಕಪಲ್ಡ್ InGaAs ಫೋಟೊಡೆಕ್ಟರ್‌ಗಳನ್ನು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಎರಡು ವಿಧಗಳಾಗಿ ವರ್ಗೀಕರಿಸಬಹುದು: INP-ಆಧಾರಿತ ಮತ್ತು Si-ಆಧಾರಿತ. InP ತಲಾಧಾರಗಳ ಮೇಲಿನ ವಸ್ತು ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಉತ್ತಮ ಗುಣಮಟ್ಟವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಸಾಧನಗಳ ತಯಾರಿಕೆಗೆ ಹೆಚ್ಚು ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, Si ತಲಾಧಾರಗಳಲ್ಲಿ ಬೆಳೆದ ಅಥವಾ ಬಂಧಿತ III-V ಗುಂಪಿನ ವಸ್ತುಗಳಿಗೆ, InGaAs ವಸ್ತುಗಳು ಮತ್ತು Si ತಲಾಧಾರಗಳ ನಡುವಿನ ವಿವಿಧ ಹೊಂದಾಣಿಕೆಗಳಿಂದಾಗಿ, ವಸ್ತು ಅಥವಾ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ ಗುಣಮಟ್ಟವು ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಕಳಪೆಯಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಸಾಧನಗಳ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯಲ್ಲಿ ಸುಧಾರಣೆಗೆ ಇನ್ನೂ ಗಣನೀಯ ಅವಕಾಶವಿದೆ.

ಈ ಸಾಧನವು ಸವಕಳಿ ಪ್ರದೇಶದ ವಸ್ತುವಾಗಿ InP ಬದಲಿಗೆ InGaAsP ಅನ್ನು ಬಳಸುತ್ತದೆ. ಇದು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ಸ್ಯಾಚುರೇಶನ್ ಡ್ರಿಫ್ಟ್ ವೇಗವನ್ನು ಸ್ವಲ್ಪ ಮಟ್ಟಿಗೆ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಿದರೂ, ಇದು ತರಂಗ ಮಾರ್ಗದಿಂದ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಪ್ರದೇಶಕ್ಕೆ ಘಟನೆಯ ಬೆಳಕಿನ ಜೋಡಣೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ. ಅದೇ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, InGaAsP N- ಪ್ರಕಾರದ ಸಂಪರ್ಕ ಪದರವನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು P- ಪ್ರಕಾರದ ಮೇಲ್ಮೈಯ ಪ್ರತಿ ಬದಿಯಲ್ಲಿ ಒಂದು ಸಣ್ಣ ಅಂತರವನ್ನು ರಚಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಬೆಳಕಿನ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಮೇಲಿನ ನಿರ್ಬಂಧವನ್ನು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ. ಇದು ಸಾಧನವು ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು ಅನುಕೂಲಕರವಾಗಿದೆ.