Loogu talagalay optoelectronics-ka ku salaysan silicon, qalabka sawir-qaadista silicon (Si photodetector)

Qalabka loo yaqaan 'optoelectronics' ee ku salaysan silicon, qalabka loo yaqaan 'silicon photodetectors'

Sawir-qaadayaashaCalaamadaha iftiinka u beddelaan calaamado koronto, iyadoo heerarka gudbinta xogtu ay sii kordhayaan, sawir-qaadayaasha xawaaraha sare leh ee lagu dhex daray aaladaha optoelectronics-ka ee ku salaysan silicon ayaa noqday furaha xarumaha xogta ee jiilka soo socda iyo shabakadaha isgaarsiinta. Maqaalkani wuxuu bixin doonaa dulmar guud oo ku saabsan sawir-qaadayaasha xawaaraha sare leh ee horumarsan, iyadoo xoogga la saarayo sawir-qaadayaasha germanium-ka ku salaysan silicon (sawirka Ge ama Si)sawir-qaadayaasha silikoontignoolajiyada isku dhafan ee optoelectronics.

Germanium waa walax soo jiidasho leh oo loogu talagalay ogaanshaha iftiinka infrared-ka ee ku dhow goobaha silicon sababtoo ah waxay la jaanqaadi kartaa hababka CMOS waxayna leedahay nuugid aad u xooggan marka la eego hirarka isgaarsiinta. Qaab-dhismeedka sawir-qaadaha Ge/Si ee ugu badan waa diode-ka biinka, kaas oo germanium-ka gudaha ku jira uu ku dhex milmo gobollada nooca P iyo nooca N.

Qaab-dhismeedka aaladda Jaantuska 1 wuxuu muujinayaa biin toosan oo caadi ah Ge amaSi sawir-qaadeqaab-dhismeedka:

Astaamaha ugu muhiimsan waxaa ka mid ah: lakabka nuugista germanium ee lagu beero substrate silicon; Waxaa loo isticmaalaa in lagu ururiyo xiriirada p iyo n ee sideyaasha dallacaadda; Isku xirka hagaha hirarka si loo helo nuugista iftiinka oo hufan.

Kobaca Epitaxial: Kobaca germanium tayo sare leh ee silicon waa mid adag sababtoo ah isku dheelitir la'aanta shabagga ee 4.2% ee u dhexeeya labada agab. Habka koritaanka laba-tallaabo ayaa badanaa la isticmaalaa: heerkulka hooseeya (300-400°C) koritaanka lakabka kaydka iyo heerkulka sare (ka sarreeya 600°C) dhigista germanium. Habkani wuxuu ka caawiyaa xakamaynta kala-goysyada dunta oo ay sababaan isku-dheellitir la'aanta shabagga. Ka dib koritaanka 800-900°C wuxuu sii yareeyaa cufnaanta kala-goysyada dunta ilaa qiyaastii 10^7 cm^-2. Astaamaha waxqabadka: Sawir-qaade PIN-ka Ge/Si ee ugu horumarsan wuxuu gaari karaa: jawaab celin, > 0.8A /W 1550 nm; Bandwidth,>60 GHz; Hadda madow, <1 μA at -1 V eex.

Is-dhexgalka aaladaha optoelectronics-ka ku salaysan silicon

Isdhexgalkasawir-qaadayaasha xawaaraha sare lehIyada oo leh goobaha optoelectronics-ka ku salaysan silicon, waxay awood u siineysaa qalabka gudbiyaha indhaha ee horumarsan iyo isku xirka. Labada hab ee isdhexgalka ugu muhiimsan waa sidan soo socota: Isdhexgalka hore (FEOL), halkaas oo qalabka sawir-qaadaha iyo transistor-ka si isku mar ah loogu sameeyo substrate silicon ah oo u oggolaanaya habaynta heerkulka sare, laakiin qaadashada aagga jajabka. Isdhexgalka dambe (BEOL). Qalabka sawir-qaadayaasha waxaa lagu sameeyaa birta dusheeda si looga fogaado faragelinta CMOS, laakiin waxay ku xaddidan yihiin heerkulka habaynta oo hooseeya.

Jaantuska 2aad: Jawaab celinta iyo ballaca sawirka-ogaanshaha xawaaraha sare ee Ge/Si

Codsiga xarunta xogta

Sawir-qaadayaasha xawaaraha sare leh waa qayb muhiim ah oo ka mid ah jiilka soo socda ee isku xirka xarunta xogta. Codsiyada ugu muhiimsan waxaa ka mid ah: qalabka gudbiyaha indhaha: 100G, 400G iyo heerar sare, iyadoo la adeegsanayo habaynta PAM-4;sawir-qaade baaxad sare leh(>50 GHz) ayaa loo baahan yahay.

Wareegga isku dhafan ee optoelectronic-ka ku salaysan Silicon: is-dhexgalka monolithic ee qalabka ogaanshaha oo leh modulator iyo qaybo kale; Matoor muraayad oo is haysta oo waxqabad sare leh.

Qaab-dhismeedka qaybinta: isku xirka indhaha ee u dhexeeya xisaabinta qaybinta, kaydinta, iyo kaydinta; Wadida baahida loo qabo sawir-qaadayaasha tamarta ku shaqeeya, ee xawaaraha sare leh.

Aragtida mustaqbalka

Mustaqbalka sawir-qaadayaasha xawaaraha sare leh ee optoelectronic-ka isku dhafan ayaa muujin doona isbeddellada soo socda:

Heerarka xogta oo sarreeya: Horumarinta qalabka 800G iyo 1.6T ee gudbiya xogta; Sawir-qaadayaasha leh xawaaraha sare ee ka weyn 100 GHz ayaa loo baahan yahay.

Isdhexgal la hagaajiyay: Isdhexgal hal-jibbaad ah oo ah walxaha III-V iyo silicon; Tiknoolajiyadda is-dhexgalka 3D ee horumarsan.

Agab cusub: Sahaminta agab laba-geesood ah (sida graphene) si loo ogaado iftiinka aadka u dhaqsaha badan; Daawaha cusub ee Kooxda IV ee loogu talagalay daboolida hirarka dheer.

Codsiyada soo baxaya: LiDAR iyo codsiyada kale ee dareemayaasha ayaa wada horumarinta APD; Codsiyada photon-ka ee Microwave-ka oo u baahan sawir-qaadayaal toosan oo heer sare ah.

Sawir-qaadayaasha xawaaraha sare leh, gaar ahaan sawir-qaadayaasha Ge ama Si, ayaa noqday darawal muhiim ah oo ka shaqeeya isgaarsiinta indhaha ee ku salaysan silicon iyo isgaarsiinta indhaha ee jiilka soo socda. Horumarka joogtada ah ee agabka, naqshadeynta qalabka, iyo tiknoolajiyada isdhexgalka ayaa muhiim u ah si loo daboolo baahiyaha sii kordhaya ee xarumaha xogta mustaqbalka iyo shabakadaha isgaarsiinta. Maadaama goobtu ay sii socoto, waxaan filan karnaa inaan aragno sawir-qaadayaasha leh bandwidth sare, buuq hoose, iyo is-dhexgal aan kala go 'lahayn oo leh wareegyada elektaroonigga iyo photonic.