InGaAs ફોટોડિટેક્ટરની સંશોધન પ્રગતિ

સંશોધન પ્રગતિInGaAs ફોટોડિટેક્ટર

કોમ્યુનિકેશન ડેટા ટ્રાન્સમિશન વોલ્યુમમાં ઘાતાંકીય વૃદ્ધિ સાથે, ઓપ્ટિકલ ઇન્ટરકનેક્શન ટેકનોલોજીએ પરંપરાગત ઇલેક્ટ્રિકલ ઇન્ટરકનેક્શન ટેકનોલોજીનું સ્થાન લીધું છે અને મધ્યમ અને લાંબા-અંતરના ઓછા-નુકસાનવાળા હાઇ-સ્પીડ ટ્રાન્સમિશન માટે મુખ્ય પ્રવાહની ટેકનોલોજી બની ગઈ છે. ઓપ્ટિકલ રીસીવિંગ એન્ડના મુખ્ય ઘટક તરીકે,ફોટોડિટેક્ટરતેના હાઇ-સ્પીડ પ્રદર્શન માટે વધુને વધુ ઉચ્ચ આવશ્યકતાઓ છે. તેમાંથી, વેવગાઇડ કપલ્ડ ફોટોડિટેક્ટર કદમાં નાનું છે, બેન્ડવિડ્થમાં ઉચ્ચ છે, અને અન્ય ઓપ્ટોઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણો સાથે ઓન-ચિપ સંકલિત કરવામાં સરળ છે, જે હાઇ-સ્પીડ ફોટોડિટેક્શનનું સંશોધન કેન્દ્ર છે. અને નજીકના-ઇન્ફ્રારેડ કોમ્યુનિકેશન બેન્ડમાં સૌથી પ્રતિનિધિ ફોટોડિટેક્ટર છે.

InGaAs એ હાઇ-સ્પીડ પ્રાપ્ત કરવા માટે આદર્શ સામગ્રીમાંની એક છે અનેઉચ્ચ-પ્રતિભાવ ફોટોડિટેક્ટર્સ. સૌપ્રથમ, InGaAs એક ડાયરેક્ટ બેન્ડગેપ સેમિકન્ડક્ટર મટીરીયલ છે, અને તેની બેન્ડગેપ પહોળાઈને In અને Ga વચ્ચેના ગુણોત્તર દ્વારા નિયંત્રિત કરી શકાય છે, જે વિવિધ તરંગલંબાઇના ઓપ્ટિકલ સિગ્નલોને શોધવાનું શક્ય બનાવે છે. તેમાંથી, In0.53Ga0.47As InP સબસ્ટ્રેટ જાળી સાથે સંપૂર્ણ રીતે મેળ ખાય છે અને ઓપ્ટિકલ કોમ્યુનિકેશન બેન્ડમાં ખૂબ જ ઉચ્ચ પ્રકાશ શોષણ ગુણાંક ધરાવે છે. તે ફોટોડિટેક્ટરની તૈયારીમાં સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતું છે અને તેમાં સૌથી ઉત્કૃષ્ટ ડાર્ક કરંટ અને રિસ્પોન્સિવિટી કામગીરી પણ છે. બીજું, InGaAs અને InP મટીરીયલ બંનેમાં પ્રમાણમાં ઊંચી ઇલેક્ટ્રોન ડ્રિફ્ટ વેલોસીટી છે, તેમની સંતૃપ્ત ઇલેક્ટ્રોન ડ્રિફ્ટ વેલોસીટી બંને લગભગ 1×107cm/s છે. દરમિયાન, ચોક્કસ ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રો હેઠળ, InGaAs અને InP મટીરીયલ ઇલેક્ટ્રોન વેલોસીટી ઓવરશૂટ ઇફેક્ટ્સ દર્શાવે છે, તેમની ઓવરશૂટ વેલોસીટી અનુક્રમે 4×107cm/s અને 6×107cm/s સુધી પહોંચે છે. તે ઉચ્ચ ક્રોસિંગ બેન્ડવિડ્થ પ્રાપ્ત કરવા માટે અનુકૂળ છે. હાલમાં, InGaAs ફોટોડિટેક્ટર ઓપ્ટિકલ કોમ્યુનિકેશન માટે સૌથી મુખ્ય પ્રવાહના ફોટોડિટેક્ટર છે. નાના કદના, બેક-ઇન્સિડેન્ટ અને હાઇ-બેન્ડવિડ્થ સરફેસ ઇન્સિડેન્ટ ડિટેક્ટર પણ વિકસાવવામાં આવ્યા છે, જેનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે હાઇ સ્પીડ અને હાઇ સેચ્યુરેશન જેવા એપ્લિકેશનોમાં થાય છે.

જોકે, તેમની જોડાણ પદ્ધતિઓની મર્યાદાઓને કારણે, સપાટી ઘટના શોધકોને અન્ય ઓપ્ટોઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણો સાથે સંકલિત કરવું મુશ્કેલ છે. તેથી, ઓપ્ટોઇલેક્ટ્રોનિક એકીકરણની વધતી માંગ સાથે, ઉત્તમ પ્રદર્શન અને એકીકરણ માટે યોગ્ય વેવગાઇડ કપલ્ડ InGaAs ફોટોડિટેક્ટર ધીમે ધીમે સંશોધનનું કેન્દ્ર બન્યા છે. તેમાંથી, 70GHz અને 110GHz ના વાણિજ્યિક InGaAs ફોટોડિટેક્ટર મોડ્યુલો લગભગ બધા વેવગાઇડ કપલિંગ સ્ટ્રક્ચર્સ અપનાવે છે. સબસ્ટ્રેટ સામગ્રીમાં તફાવત અનુસાર, વેવગાઇડ કપલ્ડ InGaAs ફોટોડિટેક્ટર્સને મુખ્યત્વે બે પ્રકારમાં વર્ગીકૃત કરી શકાય છે: INP-આધારિત અને Si-આધારિત. InP સબસ્ટ્રેટ પર એપિટેક્સિયલ સામગ્રી ઉચ્ચ ગુણવત્તા ધરાવે છે અને ઉચ્ચ-પ્રદર્શન ઉપકરણોના ઉત્પાદન માટે વધુ યોગ્ય છે. જો કે, Si સબસ્ટ્રેટ પર ઉગાડવામાં આવતી અથવા બંધાયેલી III-V જૂથ સામગ્રી માટે, InGaAs સામગ્રી અને Si સબસ્ટ્રેટ વચ્ચે વિવિધ મેળ ખાતી ન હોવાને કારણે, સામગ્રી અથવા ઇન્ટરફેસ ગુણવત્તા પ્રમાણમાં નબળી છે, અને ઉપકરણોના પ્રદર્શનમાં સુધારા માટે હજુ પણ નોંધપાત્ર અવકાશ છે.

આ ઉપકરણ ડિપ્લેશન રિજન મટીરીયલ તરીકે InP ને બદલે InGaAsP નો ઉપયોગ કરે છે. જોકે તે ઇલેક્ટ્રોનના સંતૃપ્તિ ડ્રિફ્ટ વેગને અમુક હદ સુધી ઘટાડે છે, તે વેવગાઇડથી શોષણ રિજન સુધી ઘટના પ્રકાશના જોડાણને સુધારે છે. તે જ સમયે, InGaAsP N-પ્રકારનો સંપર્ક સ્તર દૂર કરવામાં આવે છે, અને P-પ્રકારની સપાટીની દરેક બાજુએ એક નાનો ગેપ બનાવવામાં આવે છે, જે પ્રકાશ ક્ષેત્ર પરના અવરોધને અસરકારક રીતે વધારે છે. તે ઉપકરણને ઉચ્ચ જવાબદારી પ્રાપ્ત કરવા માટે અનુકૂળ છે.