Kenapa kita kudu nggunakake Ge minangka fotodetektor?

Yagene kita kudu nggunakake Ge minangkafotodetektor
1. Posisi dhasar: Napa perlu nggunakake Ge minangka fotodetektor
Ing sambungan optik silikon, fotodetektor minangka "penerjemah" sing ngowahi sinyal optik bali dadi sinyal listrik. Nanging, silikon dhewe duwe celah pita 1,12 eV lan meh transparan kanggo pita komunikasi 1310/1550 nm, mula mung germanium (Ge) sing bisa dilebokake.
Ge nduwèni celah pita langsung 0,8 eV, sing nutupi pita komunikasi O/C, nanging nduwèni ketidakcocokan kisi 4,2% karo silikon. Kapadhetan dislokasi kanggo pertumbuhan langsung dhuwuré 4 × 10⁸cm⁻², lan arus peteng ora kasedhiya babar pisan; Ing wektu sing padha, Ge nduwèni celah pita ora langsung, lan koefisien panyerepané kanthi alami siji urutan gedhene luwih murah tinimbang InGaAs, sing minangka kelemahan alami.
2. Terobosan inti: integrasi waveguide ngatasi hambatan kinerja
"Jalur pangumpulan dawa panyerepan = jalur pangumpulan operator" saka fotodetektor insidensi vertikal tradisional nduweni jungkat-jungkit "bandwidth responsif", kanthi wates ndhuwur mung 7GHz;
Saiki, rute piranti utama dipérang dadi telung kategori:
Pin vertikal: Proses iki paling gampang lan umum ing industri, nggayuh 40Gb/s @ zero bias lan bandwidth >60GHz;
Logam Semikonduktor MSM: Ora perlu doping suhu dhuwur, bisa diintegrasi ing backend, nduweni arus peteng sing dhuwur, lan bandwidth luwih saka 40GHz;
Varian kelas atas:Fotodetektor gelombang lelungan(TWPD) lan fotodetektor pembawa jalur tunggal (UTC) digunakake kanggo pranala foton gelombang mikro, ngimbangi bandwidth dhuwur lan arus foto saturasi dhuwur.
3. Bahan lan Keahlian: Ngubah 'Cacat' dadi Kauntungan
Kanggo nanggepi ketidakcocokan kisi lan kekurangan kinerja, industri wis ngembangake solusi sing wis diwasa:
Cara epitaksi rong langkah: pisanan, lapisan buffer suhu rendah 30-50 nm ditumbuhake, banjur suhu ditambah nganti tekan kekandelan target, nyuda kapadhetan dislokasi dadi ~10 ⁷ cm ⁻ ²;
Rekayasa regangan: Bedane koefisien ekspansi termal antarane Ge lan Si bakal nyebabake regangan tarik biaksial 0,2% ing film Ge, sing nyebabake pengurangan celah pita langsung saka 0,8 eV dadi 0,77 eV lan ekstensi pinggiran panyerepan saka 1,55 μm dadi 1,61 μm, sing nutupi kabeh pita C+L, lan malah koefisien panyerepan ing pita L bisa cocog karo InGaAs;
Integrasi CMOS: Isih ana ing tahap eksplorasi. Integrasi front end (FEOL) kudu tahan suhu dhuwur ing ndhuwur 750 ℃, dene integrasi back-end (BEOL) ramah suhu nanging tanpa substrat kristal, lan durung mbentuk solusi sing wis mapan. Saiki, industri umume nggunakake rute campuran "90% single-chip + eksternallaser".