ಸಿಲಿಕಾನ್ ಆಧಾರಿತ ಆಪ್ಟೊಎಲೆಕ್ಟ್ರೊನಿಕ್ಸ್, ಸಿಲಿಕಾನ್ ಫೋಟೊಡೆಟೆಕ್ಟರ್ಸ್ (ಎಸ್‌ಐ ಫೋಟೊಡೆಟೆಕ್ಟರ್)

ಸಿಲಿಕಾನ್ ಆಧಾರಿತ ಆಪ್ಟೊಎಲೆಕ್ಟ್ರೊನಿಕ್ಸ್, ಸಿಲಿಕಾನ್ ಫೋಟೊಡೆಟೆಕ್ಟರ್ಸ್

ದ್ಯುತಿರಂಗಗಳುಬೆಳಕಿನ ಸಂಕೇತಗಳನ್ನು ವಿದ್ಯುತ್ ಸಂಕೇತಗಳಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಿ, ಮತ್ತು ಡೇಟಾ ವರ್ಗಾವಣೆ ದರಗಳು ಸುಧಾರಿಸುತ್ತಿರುವುದರಿಂದ, ಸಿಲಿಕಾನ್ ಆಧಾರಿತ ಆಪ್ಟೊಎಲೆಕ್ಟ್ರೊನಿಕ್ಸ್ ಪ್ಲಾಟ್‌ಫಾರ್ಮ್‌ಗಳೊಂದಿಗೆ ಸಂಯೋಜಿಸಲ್ಪಟ್ಟ ಹೆಚ್ಚಿನ ವೇಗದ ಫೋಟೊಟೆಕ್ಟರ್‌ಗಳು ಮುಂದಿನ ಪೀಳಿಗೆಯ ದತ್ತಾಂಶ ಕೇಂದ್ರಗಳು ಮತ್ತು ದೂರಸಂಪರ್ಕ ಜಾಲಗಳಿಗೆ ಪ್ರಮುಖವಾಗಿವೆ. ಈ ಲೇಖನವು ಸಿಲಿಕಾನ್ ಆಧಾರಿತ ಜರ್ಮೇನಿಯಮ್ (ಜಿಇ ಅಥವಾ ಎಸ್‌ಐ ಫೋಟೊಡೆಕ್ಟರ್) ಗೆ ಒತ್ತು ನೀಡುವ ಸುಧಾರಿತ ಹೈ-ಸ್ಪೀಡ್ ಫೋಟೊಟೆಕ್ಟರ್‌ಗಳ ಅವಲೋಕನವನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ.ಸಿಲಿಕಾನ್ ಫೋಟೊಡೆಟೆಕ್ಟರ್‌ಗಳುಸಂಯೋಜಿತ ಆಪ್ಟೊಎಲೆಕ್ಟ್ರೊನಿಕ್ಸ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಕ್ಕಾಗಿ.

ಸಿಲಿಕಾನ್ ಪ್ಲಾಟ್‌ಫಾರ್ಮ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಅತಿಗೆಂಪು ಬೆಳಕಿನ ಪತ್ತೆಗಾಗಿ ಜರ್ಮೇನಿಯಮ್ ಆಕರ್ಷಕ ವಸ್ತುವಾಗಿದೆ ಏಕೆಂದರೆ ಇದು CMOS ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳೊಂದಿಗೆ ಹೊಂದಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ದೂರಸಂಪರ್ಕ ತರಂಗಾಂತರಗಳಲ್ಲಿ ಅತ್ಯಂತ ಬಲವಾದ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಸಾಮಾನ್ಯ ಜಿಇ/ಎಸ್‌ಐ ಫೋಟೊಡೆಟೆಕ್ಟರ್ ರಚನೆಯು ಪಿನ್ ಡಯೋಡ್ ಆಗಿದೆ, ಇದರಲ್ಲಿ ಆಂತರಿಕ ಜರ್ಮೇನಿಯಮ್ ಅನ್ನು ಪಿ-ಟೈಪ್ ಮತ್ತು ಎನ್-ಟೈಪ್ ಪ್ರದೇಶಗಳ ನಡುವೆ ಸ್ಯಾಂಡ್‌ವಿಚ್ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಸಾಧನ ರಚನೆ ಚಿತ್ರ 1 ಒಂದು ವಿಶಿಷ್ಟ ಲಂಬ ಪಿನ್ ಜಿ ಅನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ ಅಥವಾಎಸ್‌ಐ ಫೋಟೊಡೆಕ್ಟರ್ರಚನೆ:

ಮುಖ್ಯ ಲಕ್ಷಣಗಳು ಸೇರಿವೆ: ಸಿಲಿಕಾನ್ ತಲಾಧಾರದಲ್ಲಿ ಬೆಳೆದ ಜರ್ಮೇನಿಯಮ್ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಪದರ; ಚಾರ್ಜ್ ವಾಹಕಗಳ ಪಿ ಮತ್ತು ಎನ್ ಸಂಪರ್ಕಗಳನ್ನು ಸಂಗ್ರಹಿಸಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ; ದಕ್ಷ ಬೆಳಕಿನ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಗಾಗಿ ವೇವ್‌ಗೈಡ್ ಜೋಡಣೆ.

ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಬೆಳವಣಿಗೆ: ಎರಡು ವಸ್ತುಗಳ ನಡುವೆ 4.2% ಲ್ಯಾಟಿಸ್ ಹೊಂದಿಕೆಯಾಗದ ಕಾರಣ ಸಿಲಿಕಾನ್‌ನಲ್ಲಿ ಉತ್ತಮ ಗುಣಮಟ್ಟದ ಜರ್ಮೇನಿಯಂ ಬೆಳೆಯುವುದು ಸವಾಲಿನ ಸಂಗತಿಯಾಗಿದೆ. ಎರಡು-ಹಂತದ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ: ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನ (300-400 ° C) ಬಫರ್ ಲೇಯರ್ ಬೆಳವಣಿಗೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನ (600 ° C ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು) ಜರ್ಮೇನಿಯಂನ ಶೇಖರಣೆ. ಲ್ಯಾಟಿಸ್ ಹೊಂದಾಣಿಕೆಗಳಿಂದ ಉಂಟಾಗುವ ಥ್ರೆಡ್ಡಿಂಗ್ ಸ್ಥಳಾಂತರಗಳನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸಲು ಈ ವಿಧಾನವು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ. 800-900 ° C ನಲ್ಲಿ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ನಂತರದ ಅನೆಲಿಂಗ್ ಥ್ರೆಡ್ಡಿಂಗ್ ಸ್ಥಳಾಂತರಿಸುವ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಸುಮಾರು 10^7 ಸೆಂ^-2 ಕ್ಕೆ ಇಳಿಸುತ್ತದೆ. ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು: ಅತ್ಯಾಧುನಿಕ ಜಿಇ /ಎಸ್‌ಐ ಪಿನ್ ಫೋಟೊಡೆಕ್ಟರ್ ಸಾಧಿಸಬಹುದು: ಸ್ಪಂದಿಸುವಿಕೆ,> 1550 ಎನ್‌ಎಮ್‌ನಲ್ಲಿ 0.8 ಎ /ಡಬ್ಲ್ಯೂ; ಬ್ಯಾಂಡ್‌ವಿಡ್ತ್,> 60 GHz; ಡಾರ್ಕ್ ಕರೆಂಟ್, -1 ವಿ ಪಕ್ಷಪಾತದಲ್ಲಿ <1 μa.

ಸಿಲಿಕಾನ್ ಆಧಾರಿತ ಆಪ್ಟೊಎಲೆಕ್ಟ್ರೊನಿಕ್ಸ್ ಪ್ಲಾಟ್‌ಫಾರ್ಮ್‌ಗಳೊಂದಿಗೆ ಏಕೀಕರಣ

ನ ಏಕೀಕರಣಅತಿ ವೇಗದ ಫೋಟೊಡೆಟೆಕ್ಟರ್‌ಗಳುಸಿಲಿಕಾನ್ ಆಧಾರಿತ ಆಪ್ಟೊಎಲೆಕ್ಟ್ರೊನಿಕ್ಸ್ ಪ್ಲಾಟ್‌ಫಾರ್ಮ್‌ಗಳೊಂದಿಗೆ ಸುಧಾರಿತ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಸಿವರ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಇಂಟರ್ ಕನೆಕ್ಟ್‌ಗಳನ್ನು ಶಕ್ತಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ. ಎರಡು ಮುಖ್ಯ ಏಕೀಕರಣ ವಿಧಾನಗಳು ಹೀಗಿವೆ: ಫ್ರಂಟ್-ಎಂಡ್ ಇಂಟಿಗ್ರೇಷನ್ (ಎಫ್‌ಇಒಎಲ್), ಅಲ್ಲಿ ಫೋಟೊಡೆಟೆಕ್ಟರ್ ಮತ್ತು ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್ ಅನ್ನು ಏಕಕಾಲದಲ್ಲಿ ಸಿಲಿಕಾನ್ ತಲಾಧಾರದ ಮೇಲೆ ತಯಾರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ-ತಾಪಮಾನದ ಸಂಸ್ಕರಣೆಗೆ ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಚಿಪ್ ಪ್ರದೇಶವನ್ನು ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಬ್ಯಾಕ್-ಎಂಡ್ ಇಂಟಿಗ್ರೇಷನ್ (ಬೋಲ್). CMO ಗಳೊಂದಿಗೆ ಹಸ್ತಕ್ಷೇಪ ಮಾಡುವುದನ್ನು ತಪ್ಪಿಸಲು ಫೋಟೊಡೆಟೆಕ್ಟರ್‌ಗಳನ್ನು ಲೋಹದ ಮೇಲೆ ತಯಾರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಅವು ಕಡಿಮೆ ಸಂಸ್ಕರಣಾ ತಾಪಮಾನಕ್ಕೆ ಸೀಮಿತವಾಗಿವೆ.

ಚಿತ್ರ 2: ಹೆಚ್ಚಿನ ವೇಗದ ಜಿಇ/ಎಸ್‌ಐ ಫೋಟೊಡೆಕ್ಟರ್‌ನ ಸ್ಪಂದಿಸುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಬ್ಯಾಂಡ್‌ವಿಡ್ತ್

ದತ್ತಾಂಶ ಕೇಂದ್ರದ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್

ಮುಂದಿನ ಪೀಳಿಗೆಯ ದತ್ತಾಂಶ ಕೇಂದ್ರದ ಪರಸ್ಪರ ಸಂಪರ್ಕದಲ್ಲಿ ಹೈ-ಸ್ಪೀಡ್ ಫೋಟೊಟೆಕ್ಟರ್‌ಗಳು ಪ್ರಮುಖ ಅಂಶವಾಗಿದೆ. ಮುಖ್ಯ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್‌ಗಳು ಸೇರಿವೆ: ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಸಿವರ್‌ಗಳು: 100 ಗ್ರಾಂ, 400 ಗ್ರಾಂ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ದರಗಳು, ಪಿಎಎಂ -4 ಮಾಡ್ಯುಲೇಷನ್ ಬಳಸಿ; ಒಂದುಹೈ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ವಿಡ್ತ್ ಫೋಟೊಡೆಕ್ಟರ್(> 50 GHz) ಅಗತ್ಯವಿದೆ.

ಸಿಲಿಕಾನ್ ಆಧಾರಿತ ಆಪ್ಟೊಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಇಂಟಿಗ್ರೇಟೆಡ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್: ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್ ಮತ್ತು ಇತರ ಘಟಕಗಳೊಂದಿಗೆ ಡಿಟೆಕ್ಟರ್‌ನ ಏಕಶಿಲೆಯ ಏಕೀಕರಣ; ಕಾಂಪ್ಯಾಕ್ಟ್, ಉನ್ನತ-ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಎಂಜಿನ್.

ವಿತರಣಾ ವಾಸ್ತುಶಿಲ್ಪ: ವಿತರಣಾ ಕಂಪ್ಯೂಟಿಂಗ್, ಸಂಗ್ರಹಣೆ ಮತ್ತು ಸಂಗ್ರಹಣೆಯ ನಡುವಿನ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಪರಸ್ಪರ ಸಂಪರ್ಕ; ಶಕ್ತಿ-ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ, ಹೆಚ್ಚಿನ-ಬ್ಯಾಂಡ್‌ವಿಡ್ತ್ ಫೋಟೊಟೆಕ್ಟರ್‌ಗಳ ಬೇಡಿಕೆಯನ್ನು ಚಾಲನೆ ಮಾಡುವುದು.

ಭವಿಷ್ಯದ ದೃಷ್ಟಿಕೋನ

ಇಂಟಿಗ್ರೇಟೆಡ್ ಆಪ್ಟೊಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಹೈ-ಸ್ಪೀಡ್ ಫೋಟೊಟೆಕ್ಟರ್‌ಗಳ ಭವಿಷ್ಯವು ಈ ಕೆಳಗಿನ ಪ್ರವೃತ್ತಿಗಳನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ:

ಹೆಚ್ಚಿನ ಡೇಟಾ ದರಗಳು: 800 ಗ್ರಾಂ ಮತ್ತು 1.6 ಟಿ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಸಿವರ್‌ಗಳ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಗೆ ಚಾಲನೆ ನೀಡುತ್ತದೆ; 100 GHz ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ವಿಡ್ತ್‌ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಫೋಟೊಡೆಟೆಕ್ಟರ್‌ಗಳು ಅಗತ್ಯವಿದೆ.

ಸುಧಾರಿತ ಏಕೀಕರಣ: III-V ವಸ್ತು ಮತ್ತು ಸಿಲಿಕಾನ್‌ನ ಏಕ ಚಿಪ್ ಏಕೀಕರಣ; ಸುಧಾರಿತ 3D ಏಕೀಕರಣ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ.

ಹೊಸ ವಸ್ತುಗಳು: ಅಲ್ಟ್ರಾಫಾಸ್ಟ್ ಬೆಳಕಿನ ಪತ್ತೆಗಾಗಿ ಎರಡು ಆಯಾಮದ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು (ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ನಂತಹ) ಅನ್ವೇಷಿಸುವುದು; ವಿಸ್ತೃತ ತರಂಗಾಂತರ ವ್ಯಾಪ್ತಿಗಾಗಿ ಹೊಸ ಗುಂಪು IV ಮಿಶ್ರಲೋಹ.

ಉದಯೋನ್ಮುಖ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್‌ಗಳು: ಲಿಡಾರ್ ಮತ್ತು ಇತರ ಸಂವೇದನಾ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್‌ಗಳು ಎಪಿಡಿಯ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಗೆ ಚಾಲನೆ ನೀಡುತ್ತಿವೆ; ಮೈಕ್ರೊವೇವ್ ಫೋಟಾನ್ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್‌ಗಳು ಹೆಚ್ಚಿನ ರೇಖೀಯತೆ ಫೋಟೊಡೆಟೆಕ್ಟರ್‌ಗಳ ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ.

ಹೈ-ಸ್ಪೀಡ್ ಫೋಟೊಡೆಟೆಕ್ಟರ್‌ಗಳು, ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಜಿಇ ಅಥವಾ ಎಸ್‌ಐ ಫೋಟೊಡೆಟೆಕ್ಟರ್‌ಗಳು ಸಿಲಿಕಾನ್ ಆಧಾರಿತ ಆಪ್ಟೊಎಲೆಕ್ಟ್ರೊನಿಕ್ಸ್ ಮತ್ತು ಮುಂದಿನ ಪೀಳಿಗೆಯ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸಂವಹನಗಳ ಪ್ರಮುಖ ಚಾಲಕರಾಗಿ ಮಾರ್ಪಟ್ಟಿವೆ. ಭವಿಷ್ಯದ ದತ್ತಾಂಶ ಕೇಂದ್ರಗಳು ಮತ್ತು ದೂರಸಂಪರ್ಕ ಜಾಲಗಳ ಬೆಳೆಯುತ್ತಿರುವ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ವಿಡ್ತ್ ಬೇಡಿಕೆಗಳನ್ನು ಪೂರೈಸಲು ವಸ್ತುಗಳು, ಸಾಧನ ವಿನ್ಯಾಸ ಮತ್ತು ಏಕೀಕರಣ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳಲ್ಲಿ ಮುಂದುವರಿದ ಪ್ರಗತಿಗಳು ಮುಖ್ಯ. ಕ್ಷೇತ್ರವು ವಿಕಸನಗೊಳ್ಳುತ್ತಲೇ ಇರುವುದರಿಂದ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ವಿಡ್ತ್, ಕಡಿಮೆ ಶಬ್ದ ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಮತ್ತು ಫೋಟೊನಿಕ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗಳೊಂದಿಗೆ ತಡೆರಹಿತ ಏಕೀಕರಣದೊಂದಿಗೆ ಫೋಟೊಡೆಟೆಕ್ಟರ್‌ಗಳನ್ನು ನೋಡಲು ನಾವು ನಿರೀಕ್ಷಿಸಬಹುದು.