เครื่องตรวจจับภาพความเร็วสูงได้รับการแนะนำโดยเครื่องตรวจจับภาพ InGaAs
เครื่องตรวจจับภาพความเร็วสูงในด้านการสื่อสารด้วยแสงนั้น ส่วนใหญ่จะประกอบด้วยเครื่องตรวจจับแสง InGaAs III-V และ Si และ Ge/ IV แบบเต็มเครื่องตรวจจับภาพ Siเครื่องตรวจจับแบบแรกเป็นเครื่องตรวจจับอินฟราเรดใกล้แบบดั้งเดิม ซึ่งเป็นที่นิยมมายาวนาน ในขณะที่เครื่องตรวจจับแบบหลังใช้เทคโนโลยีซิลิคอนออปติกเพื่อก้าวขึ้นเป็นดาวรุ่งพุ่งแรง และเป็นจุดสนใจในการวิจัยออปโตอิเล็กทรอนิกส์ระดับนานาชาติในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา นอกจากนี้ เครื่องตรวจจับแบบใหม่ที่ใช้วัสดุเพอรอฟสไกต์ วัสดุอินทรีย์ และวัสดุสองมิติ กำลังพัฒนาอย่างรวดเร็ว เนื่องจากข้อดีคือง่ายต่อการประมวลผล มีความยืดหยุ่นสูง และคุณสมบัติที่ปรับแต่งได้ เครื่องตรวจจับแบบใหม่เหล่านี้มีความแตกต่างอย่างมากกับเครื่องตรวจจับโฟโตแบบอนินทรีย์แบบดั้งเดิม ทั้งในด้านคุณสมบัติของวัสดุและกระบวนการผลิต เครื่องตรวจจับเพอรอฟสไกต์มีคุณสมบัติการดูดกลืนแสงที่ดีเยี่ยมและมีความสามารถในการขนส่งประจุไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ เครื่องตรวจจับวัสดุอินทรีย์ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายเนื่องจากมีต้นทุนต่ำและอิเล็กตรอนที่มีความยืดหยุ่น และเครื่องตรวจจับวัสดุสองมิติได้รับความสนใจอย่างมากเนื่องจากคุณสมบัติทางกายภาพที่เป็นเอกลักษณ์และความคล่องตัวของตัวพาที่สูง อย่างไรก็ตาม เมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องตรวจจับ InGaAs และ Si/Ge เครื่องตรวจจับแบบใหม่นี้ยังต้องได้รับการปรับปรุงในด้านความเสถียรในระยะยาว ความสมบูรณ์ในการผลิต และการผสานรวม
InGaAs เป็นหนึ่งในวัสดุที่เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการสร้างเครื่องตรวจจับแสงความเร็วสูงและการตอบสนองสูง ประการแรก InGaAs เป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์แบนด์แก๊ปโดยตรง และความกว้างของแบนด์แก๊ปสามารถควบคุมได้โดยอัตราส่วนระหว่าง In และ Ga เพื่อให้สามารถตรวจจับสัญญาณแสงที่มีความยาวคลื่นต่างกัน ในบรรดาวัสดุเหล่านี้ In0.53Ga0.47As เข้ากันได้ดีกับโครงตาข่ายของวัสดุรองรับ InP และมีค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนแสงสูงในย่านการสื่อสารด้วยแสง ซึ่งเป็นวัสดุที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในการเตรียมเครื่องตรวจจับแสงและกระแสมืดและประสิทธิภาพในการตอบสนองก็ดีที่สุดเช่นกัน ประการที่สอง วัสดุ InGaAs และ InP ทั้งคู่มีความเร็วดริฟท์อิเล็กตรอนสูง และความเร็วดริฟท์อิเล็กตรอนอิ่มตัวอยู่ที่ประมาณ 1×107 ซม./วินาที ในขณะเดียวกัน วัสดุ InGaAs และ InP มีผลเกินความเร็วอิเล็กตรอนภายใต้สนามไฟฟ้าจำเพาะ ความเร็วเกินสามารถแบ่งได้เป็น 4×107 ซม./วินาที และ 6×107 ซม./วินาที ซึ่งเอื้อต่อการสร้างแบนด์วิดท์ที่จำกัดเวลาของพาหะขนาดใหญ่ ปัจจุบัน เครื่องตรวจจับแสง InGaAs เป็นเครื่องตรวจจับแสงที่ได้รับความนิยมมากที่สุดสำหรับการสื่อสารด้วยแสง และวิธีการจับคู่การตกกระทบพื้นผิวส่วนใหญ่ใช้ในตลาด และมีผลิตภัณฑ์เครื่องตรวจจับการตกกระทบพื้นผิวที่ 25 Gbaud/วินาที และ 56 Gbaud/วินาที นอกจากนี้ยังมีการพัฒนาเครื่องตรวจจับการตกกระทบพื้นผิวขนาดเล็กลง ตกกระทบย้อนกลับ และแบนด์วิดท์ขนาดใหญ่ ซึ่งส่วนใหญ่เหมาะสำหรับการใช้งานความเร็วสูงและความอิ่มตัวสูง อย่างไรก็ตาม หัววัดพื้นผิวตกกระทบถูกจำกัดด้วยโหมดการเชื่อมต่อและยากที่จะรวมเข้ากับอุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ ดังนั้น ด้วยข้อกำหนดด้านการเชื่อมต่อออปโตอิเล็กทรอนิกส์ที่พัฒนาขึ้น เครื่องตรวจจับแสง InGaAs ที่เชื่อมต่อท่อนำคลื่นที่มีประสิทธิภาพดีเยี่ยมและเหมาะสำหรับการรวมเข้าจึงค่อยๆ กลายเป็นจุดสนใจของการวิจัย ซึ่งโมดูลโฟโตโพรบ InGaAs เชิงพาณิชย์ความถี่ 70 GHz และ 110 GHz เกือบทั้งหมดใช้โครงสร้างที่เชื่อมต่อท่อนำคลื่น เมื่อพิจารณาจากวัสดุพื้นผิวที่แตกต่างกัน หัววัดโฟโตอิเล็กทริก InGaAs ที่เชื่อมต่อท่อนำคลื่นสามารถแบ่งได้เป็นสองประเภท ได้แก่ InP และ Si วัสดุอิพิแทกเซียลบนวัสดุพื้นผิว InP มีคุณภาพสูงและเหมาะสมกว่าสำหรับการเตรียมอุปกรณ์ประสิทธิภาพสูง อย่างไรก็ตาม ความไม่ตรงกันต่างๆ ระหว่างวัสดุ III-V วัสดุ InGaAs และวัสดุพื้นผิว Si ที่ปลูกหรือเชื่อมต่อบนวัสดุพื้นผิว Si นำไปสู่คุณภาพของวัสดุหรือส่วนต่อประสานที่ค่อนข้างต่ำ และประสิทธิภาพของอุปกรณ์ยังคงมีช่องว่างให้ปรับปรุงอีกมาก
เวลาโพสต์: 31 ธันวาคม 2567