เครื่องตรวจจับภาพความเร็วสูงได้รับการแนะนำโดยเครื่องตรวจจับโฟโต InGaAs
เครื่องตรวจจับภาพความเร็วสูงในด้านการสื่อสารด้วยแสงนั้น ส่วนใหญ่ประกอบด้วยเครื่องตรวจจับโฟตอน InGaAs ระดับ III-V และระดับ IV เต็มรูปแบบ Si และ Ge/เครื่องตรวจจับภาพ Siเครื่องตรวจจับแบบแรกเป็นเครื่องตรวจจับอินฟราเรดแบบใกล้แบบดั้งเดิมซึ่งได้รับความนิยมมาเป็นเวลานาน ในขณะที่เครื่องตรวจจับแบบหลังใช้เทคโนโลยีออปติกซิลิกอนเพื่อให้กลายเป็นดาวรุ่ง และเป็นจุดสนใจในสาขาการวิจัยออปโตอิเล็กทรอนิกส์ระดับนานาชาติในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา นอกจากนี้ เครื่องตรวจจับแบบใหม่ที่ใช้เพอรอฟสไกต์ วัสดุอินทรีย์ และวัสดุสองมิติกำลังพัฒนาอย่างรวดเร็วเนื่องจากข้อได้เปรียบของการประมวลผลที่ง่าย ความยืดหยุ่นที่ดี และคุณสมบัติที่ปรับแต่งได้ เครื่องตรวจจับแบบใหม่เหล่านี้มีความแตกต่างอย่างมากกับเครื่องตรวจจับโฟโตอนินทรีย์แบบดั้งเดิมในคุณสมบัติของวัสดุและกระบวนการผลิต เครื่องตรวจจับเพอรอฟสไกต์มีคุณสมบัติการดูดซับแสงที่ยอดเยี่ยมและความสามารถในการขนส่งประจุที่มีประสิทธิภาพ เครื่องตรวจจับวัสดุอินทรีย์ใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากมีต้นทุนต่ำและอิเล็กตรอนที่ยืดหยุ่นได้ และเครื่องตรวจจับวัสดุสองมิติได้รับความสนใจอย่างมากเนื่องจากคุณสมบัติทางกายภาพที่เป็นเอกลักษณ์และความคล่องตัวของตัวพาสูง อย่างไรก็ตาม เมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องตรวจจับ InGaAs และ Si/Ge เครื่องตรวจจับแบบใหม่ยังคงต้องได้รับการปรับปรุงในแง่ของความเสถียรในระยะยาว ความสมบูรณ์ของการผลิต และการบูรณาการ
InGaAs เป็นวัสดุที่เหมาะสำหรับการสร้างเครื่องตรวจจับภาพความเร็วสูงและการตอบสนองสูง ประการแรก InGaAs เป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์แบนด์แก็ปโดยตรง และความกว้างของแบนด์แก็ปสามารถควบคุมได้โดยอัตราส่วนระหว่าง In และ Ga เพื่อให้สามารถตรวจจับสัญญาณออปติกที่มีความยาวคลื่นต่างกันได้ ในจำนวนนี้ In0.53Ga0.47As จับคู่ได้อย่างสมบูรณ์แบบกับโครงตาข่ายพื้นผิวของ InP และมีค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนแสงสูงในแถบการสื่อสารออปติก ซึ่งเป็นวัสดุที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในการเตรียมสารกึ่งตัวนำเครื่องตรวจจับแสงและประสิทธิภาพในการตอบสนองของกระแสมืดก็ดีที่สุดเช่นกัน ประการที่สอง วัสดุ InGaAs และ InP ทั้งคู่มีความเร็วการดริฟท์อิเล็กตรอนสูง และความเร็วการดริฟท์อิเล็กตรอนอิ่มตัวอยู่ที่ประมาณ 1×107 ซม./วินาที ในเวลาเดียวกัน วัสดุ InGaAs และ InP มีเอฟเฟกต์การโอเวอร์ชูตความเร็วอิเล็กตรอนภายใต้สนามไฟฟ้าเฉพาะ ความเร็วการโอเวอร์ชูตสามารถแบ่งได้เป็น 4×107 ซม./วินาที และ 6×107 ซม./วินาที ซึ่งเอื้อต่อการสร้างแบนด์วิดท์จำกัดเวลาของตัวพาที่ใหญ่ขึ้น ปัจจุบัน เครื่องตรวจจับโฟโต InGaAs เป็นเครื่องตรวจจับโฟโตที่เป็นกระแสหลักที่สุดสำหรับการสื่อสารด้วยแสง และวิธีการจับคู่การตกกระทบพื้นผิวส่วนใหญ่ใช้ในตลาด และผลิตภัณฑ์เครื่องตรวจจับการตกกระทบพื้นผิว 25 Gbaud/วินาทีและ 56 Gbaud/วินาทีได้รับการตระหนักแล้ว เครื่องตรวจจับการตกกระทบพื้นผิวที่มีขนาดเล็กลง การตกกระทบย้อนกลับ และแบนด์วิดท์ขนาดใหญ่ก็ได้รับการพัฒนาเช่นกัน ซึ่งส่วนใหญ่เหมาะสำหรับการใช้งานความเร็วสูงและความอิ่มตัวสูง อย่างไรก็ตาม โพรบตรวจจับพื้นผิวถูกจำกัดด้วยโหมดการจับคู่ และยากต่อการผสานรวมกับอุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ ดังนั้น ด้วยการปรับปรุงข้อกำหนดการรวมออปโตอิเล็กทรอนิกส์ โฟโตดีเทกเตอร์ InGaAs ที่จับคู่เวฟไกด์ที่มีประสิทธิภาพยอดเยี่ยมและเหมาะสำหรับการผสานรวมจึงค่อยๆ กลายเป็นจุดสนใจของการวิจัย โดยโมดูลโฟโตโพรบ InGaAs เชิงพาณิชย์ 70 GHz และ 110 GHz เกือบทั้งหมดใช้โครงสร้างที่จับคู่เวฟไกด์ ตามวัสดุพื้นผิวที่แตกต่างกัน โพรบโฟโตอิเล็กทริก InGaAs ที่จับคู่เวฟไกด์สามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภท ได้แก่ InP และ Si วัสดุเอพิแทกเซียลบนวัสดุพื้นผิว InP มีคุณภาพสูงและเหมาะสำหรับการเตรียมอุปกรณ์ประสิทธิภาพสูง อย่างไรก็ตาม ความไม่ตรงกันต่างๆ ระหว่างวัสดุ III-V วัสดุ InGaAs และพื้นผิว Si ที่ปลูกหรือยึดติดบนวัสดุพื้นผิว Si ส่งผลให้คุณภาพของวัสดุหรืออินเทอร์เฟซค่อนข้างแย่ และประสิทธิภาพของอุปกรณ์ยังคงมีช่องว่างในการปรับปรุงอีกมาก
เวลาโพสต์ : 31/12/2024