InGaAs फोटोडिटेक्टर की अनुसंधान प्रगति

अनुसंधान प्रगतिInGaAs फोटोडिटेक्टर

संचार डेटा संचरण मात्रा में तेज़ी से वृद्धि के साथ, ऑप्टिकल इंटरकनेक्शन तकनीक ने पारंपरिक विद्युत इंटरकनेक्शन तकनीक का स्थान ले लिया है और मध्यम एवं लंबी दूरी के कम-हानि वाले उच्च-गति संचरण के लिए मुख्यधारा की तकनीक बन गई है। ऑप्टिकल रिसीविंग एंड के मुख्य घटक के रूप में,फोटोडिटेक्टरइसके उच्च-गति प्रदर्शन के लिए लगातार बढ़ती आवश्यकताएँ हैं। इनमें से, वेवगाइड युग्मित फोटोडिटेक्टर आकार में छोटा, बैंडविड्थ में उच्च, और अन्य ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के साथ ऑन-चिप एकीकृत करने में आसान है, जो उच्च-गति फोटोडिटेक्शन का अनुसंधान केंद्र है। और निकट-अवरक्त संचार बैंड में सबसे अधिक प्रतिनिधि फोटोडिटेक्टर हैं।

InGaAs उच्च गति और उच्च तापमान प्राप्त करने के लिए आदर्श सामग्रियों में से एक है।उच्च-प्रतिक्रिया फोटोडिटेक्टर। सबसे पहले, InGaAs एक प्रत्यक्ष बैंडगैप अर्धचालक पदार्थ है, और इसकी बैंडगैप चौड़ाई को In और Ga के बीच के अनुपात से नियंत्रित किया जा सकता है, जिससे विभिन्न तरंग दैर्ध्य के ऑप्टिकल संकेतों का पता लगाना संभव हो जाता है। उनमें से, In0.53Ga0.47As पूरी तरह से InP सब्सट्रेट जाली से मेल खाता है और ऑप्टिकल संचार बैंड में इसका प्रकाश अवशोषण गुणांक बहुत अधिक है। फोटोडिटेक्टर के निर्माण में इसका सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है और इसमें सबसे उत्कृष्ट डार्क करंट और प्रतिक्रियाशीलता प्रदर्शन भी है। दूसरे, InGaAs और InP दोनों पदार्थों में अपेक्षाकृत उच्च इलेक्ट्रॉन बहाव वेग होता है, उनके संतृप्त इलेक्ट्रॉन बहाव वेग दोनों लगभग 1×107cm/s होते हैं। वहीं, विशिष्ट विद्युत क्षेत्रों में, InGaAs और InP पदार्थ इलेक्ट्रॉन वेग ओवरशूट प्रभाव प्रदर्शित करते हैं, उनके ओवरशूट वेग क्रमशः 4×107cm/s और 6×107cm/s तक पहुंचते हैं वर्तमान में, InGaAs फोटोडिटेक्टर प्रकाशिक संचार के लिए सबसे प्रचलित फोटोडिटेक्टर हैं। छोटे आकार के, बैक-इंसिडेन्ट और उच्च-बैंडविड्थ सतही घटना डिटेक्टर भी विकसित किए गए हैं, जिनका उपयोग मुख्यतः उच्च गति और उच्च संतृप्ति जैसे अनुप्रयोगों में किया जाता है।

हालांकि, उनके युग्मन विधियों की सीमाओं के कारण, सतह घटना डिटेक्टरों को अन्य ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के साथ एकीकृत करना मुश्किल है। इसलिए, ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक एकीकरण की बढ़ती मांग के साथ, उत्कृष्ट प्रदर्शन और एकीकरण के लिए उपयुक्त वेवगाइड युग्मित InGaAs फोटोडिटेक्टर धीरे-धीरे अनुसंधान का केंद्र बन गए हैं। उनमें से, 70GHz और 110GHz के वाणिज्यिक InGaAs फोटोडिटेक्टर मॉड्यूल लगभग सभी वेवगाइड युग्मन संरचनाओं को अपनाते हैं। सब्सट्रेट सामग्रियों में अंतर के अनुसार, वेवगाइड युग्मित InGaAs फोटोडिटेक्टर मुख्य रूप से दो प्रकारों में वर्गीकृत किए जा सकते हैं: INP-आधारित और Si-आधारित। InP सब्सट्रेट पर सामग्री एपिटैक्सियल उच्च गुणवत्ता वाली है और उच्च प्रदर्शन वाले उपकरणों के निर्माण के लिए अधिक उपयुक्त है।

यह उपकरण अवक्षय क्षेत्र पदार्थ के रूप में InP के बजाय InGaAsP का उपयोग करता है। यद्यपि यह इलेक्ट्रॉनों के संतृप्ति अपवाह वेग को कुछ हद तक कम करता है, यह वेवगाइड से अवशोषण क्षेत्र तक आपतित प्रकाश के युग्मन को बेहतर बनाता है। साथ ही, InGaAsP की N-प्रकार संपर्क परत हटा दी जाती है, और P-प्रकार सतह के दोनों ओर एक छोटा सा अंतराल बन जाता है, जिससे प्रकाश क्षेत्र पर अवरोध प्रभावी रूप से बढ़ जाता है। यह उपकरण को उच्च अनुक्रियाशीलता प्राप्त करने में सहायक होता है।