સિલિકોન આધારિત to પ્ટોઇલેક્ટ્રોનિક્સ, સિલિકોન ફોટોોડેક્ટર્સ (એસઆઈ ફોટોોડેક્ટર) માટે

સિલિકોન આધારિત to પ્ટોઇલેક્ટ્રોનિક્સ, સિલિકોન ફોટોોડેક્ટર્સ માટે

ફોટોોડેક્ટીઓલાઇટ સિગ્નલોને ઇલેક્ટ્રિકલ સિગ્નલોમાં કન્વર્ટ કરો, અને ડેટા ટ્રાન્સફર રેટમાં સુધારો થતાં, સિલિકોન-આધારિત to પ્ટોઇલેક્ટ્રોનિક્સ પ્લેટફોર્મ સાથે સંકળાયેલ હાઇ-સ્પીડ ફોટોોડેક્ટર્સ આગામી પે generation ીના ડેટા સેન્ટર્સ અને ટેલિકમ્યુનિકેશન્સ નેટવર્કની ચાવી બની ગયા છે. આ લેખ સિલિકોન આધારિત જર્મનિયમ (જીઇ અથવા સી ફોટોોડેક્ટર) પર ભાર મૂકતા, અદ્યતન હાઇ-સ્પીડ ફોટોોડેક્ટર્સની ઝાંખી પ્રદાન કરશે.સિલિકોન ફોટોોડેક્ટર્સએકીકૃત to પ્ટોઇલેક્ટ્રોનિક્સ તકનીક માટે.

સિલિકોન પ્લેટફોર્મ પર ઇન્ફ્રારેડ લાઇટ ડિટેક્શન માટે જર્મનિયમ એક આકર્ષક સામગ્રી છે કારણ કે તે સીએમઓએસ પ્રક્રિયાઓ સાથે સુસંગત છે અને ટેલિકમ્યુનિકેશન તરંગલંબાઇ પર ખૂબ જ મજબૂત શોષણ ધરાવે છે. સૌથી સામાન્ય જીઇ/સી ફોટોોડેક્ટર સ્ટ્રક્ચર એ પિન ડાયોડ છે, જેમાં આંતરિક જર્મનિયમ પી-પ્રકાર અને એન-પ્રકારનાં પ્રદેશો વચ્ચે સેન્ડવિચ થાય છે.

ડિવાઇસ સ્ટ્રક્ચર આકૃતિ 1 એક લાક્ષણિક ical ભી પિન જી અથવા બતાવે છેસી.આઈ. ફોટોોડેક્ટરમાળખું

મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓમાં શામેલ છે: સિલિકોન સબસ્ટ્રેટ પર ઉગાડવામાં આવેલ જર્મનિયમ શોષી લેનાર; ચાર્જ કેરિયર્સના પી અને એન સંપર્કો એકત્રિત કરવા માટે વપરાય છે; કાર્યક્ષમ પ્રકાશ શોષણ માટે વેવગાઇડ કપ્લિંગ.

એપિટેક્સિયલ ગ્રોથ: સિલિકોન પર વધતી જતી જર્મનિયમ બંને સામગ્રી વચ્ચેના 2.૨% જાળીના મેળ ખાતા હોવાને કારણે પડકારજનક છે. સામાન્ય રીતે બે-પગલાની વૃદ્ધિ પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ થાય છે: નીચા તાપમાન (300-400 ° સે) બફર લેયર ગ્રોથ અને ઉચ્ચ તાપમાન (600 ° સે ઉપર) જર્મનિયમની જુબાની. આ પદ્ધતિ જાળીના ગેરસમજને કારણે થ્રેડીંગ ડિસલોકેશન્સને નિયંત્રિત કરવામાં મદદ કરે છે. 800-900 ° સે પછી વૃદ્ધિ પછીની એનિલિંગ થ્રેડીંગ ડિસલોકેશન ઘનતાને લગભગ 10^7 સે.મી.^-2 સુધી ઘટાડે છે. પ્રદર્શન લાક્ષણિકતાઓ: સૌથી અદ્યતન જીઇ /સી પિન ફોટોોડેક્ટર પ્રાપ્ત કરી શકે છે: પ્રતિભાવ,> 0.8 એ /ડબલ્યુ 1550 એનએમ પર; બેન્ડવિડ્થ,> 60 ગીગાહર્ટ્ઝ; ડાર્ક કરંટ, <1 μA -1 V પૂર્વગ્રહ.

સિલિકોન આધારિત to પ્ટોઇલેક્ટ્રોનિક્સ પ્લેટફોર્મ સાથે એકીકરણ

એકીકરણઉચ્ચ ગતિનો ફોટોોડેક્ટરોસિલિકોન આધારિત to પ્ટોઇલેક્ટ્રોનિક્સ પ્લેટફોર્મ્સ સાથે અદ્યતન opt પ્ટિકલ ટ્રાંસીવર્સ અને ઇન્ટરકનેક્ટ્સને સક્ષમ કરે છે. બે મુખ્ય એકીકરણ પદ્ધતિઓ નીચે મુજબ છે: ફ્રન્ટ-એન્ડ ઇન્ટિગ્રેશન (એફઓએલ), જ્યાં ફોટોોડેક્ટર અને ટ્રાંઝિસ્ટર એક સાથે સિલિકોન સબસ્ટ્રેટ પર ઉચ્ચ-તાપમાનની પ્રક્રિયા માટે પરવાનગી આપે છે, પરંતુ ચિપ વિસ્તાર લે છે. બેક-એન્ડ એકીકરણ (બીઓઓએલ). સીએમઓ સાથે દખલ ટાળવા માટે ફોટોોડેક્ટર્સ મેટલની ટોચ પર બનાવવામાં આવે છે, પરંતુ નીચલા પ્રક્રિયા તાપમાન સુધી મર્યાદિત છે.

આકૃતિ 2: હાઇ સ્પીડ જી/સી ફોટોોડેક્ટરની પ્રતિભાવ અને બેન્ડવિડ્થ

આંકડાકીય અરજી

ડેટા સેન્ટર ઇન્ટરકનેક્શનની આગામી પે generation ીમાં હાઇ-સ્પીડ ફોટોોડેક્ટર્સ એક મુખ્ય ઘટક છે. મુખ્ય એપ્લિકેશનોમાં શામેલ છે: ઓપ્ટિકલ ટ્રાંસીવર્સ: 100 ગ્રામ, 400 ગ્રામ અને પીએએમ -4 મોડ્યુલેશનનો ઉપયોગ કરીને; એકઉચ્ચ બેન્ડવિડ્થ ફોટોોડેક્ટર(> 50 ગીગાહર્ટ્ઝ) જરૂરી છે.

સિલિકોન આધારિત to પ્ટોઇલેક્ટ્રોનિક ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ: મોડ્યુલેટર અને અન્ય ઘટકો સાથે ડિટેક્ટરનું મોનોલિથિક એકીકરણ; કોમ્પેક્ટ, ઉચ્ચ પ્રદર્શન opt પ્ટિકલ એન્જિન.

વિતરિત આર્કિટેક્ચર: વિતરિત કમ્પ્યુટિંગ, સ્ટોરેજ અને સ્ટોરેજ વચ્ચે opt પ્ટિકલ ઇન્ટરકનેક્શન; Energy ર્જા-કાર્યક્ષમ, ઉચ્ચ-બેન્ડવિડ્થ ફોટોોડેક્ટર્સની માંગ ચલાવવી.

ભાવિ દૃષ્ટિકોણ

ઇન્ટિગ્રેટેડ to પ્ટોઇલેક્ટ્રોનિક હાઇ-સ્પીડ ફોટોોડેક્ટર્સનું ભવિષ્ય નીચેના વલણો બતાવશે:

ઉચ્ચ ડેટા દરો: 800 ગ્રામ અને 1.6 ટી ટ્રાંસીવર્સના વિકાસને ડ્રાઇવિંગ; 100 ગીગાહર્ટ્ઝથી વધુ બેન્ડવિડ્થ્સવાળા ફોટોોડેક્ટરો આવશ્યક છે.

સુધારેલ એકીકરણ: III-V સામગ્રી અને સિલિકોનનું સિંગલ ચિપ એકીકરણ; અદ્યતન 3 ડી એકીકરણ તકનીક.

નવી સામગ્રી: અલ્ટ્રાફાસ્ટ લાઇટ ડિટેક્શન માટે બે-પરિમાણીય સામગ્રી (જેમ કે ગ્રાફિન) ની શોધખોળ; વિસ્તૃત તરંગલંબાઇ કવરેજ માટે એક નવું જૂથ IV એલોય.

ઉભરતી એપ્લિકેશનો: લિડર અને અન્ય સેન્સિંગ એપ્લિકેશનો એપીડીના વિકાસ તરફ દોરી રહ્યા છે; માઇક્રોવેવ ફોટોન એપ્લિકેશનો માટે ઉચ્ચ રેખીયતા ફોટોોડેક્ટર્સની આવશ્યકતા છે.

હાઇ સ્પીડ ફોટોોડેક્ટર્સ, ખાસ કરીને જીઇ અથવા સી ફોટોોડેક્ટર્સ, સિલિકોન આધારિત to પ્ટોઇલેક્ટ્રોનિક્સ અને આગામી પે generation ીના opt પ્ટિકલ સંદેશાવ્યવહારનો મુખ્ય ડ્રાઇવર બની ગયો છે. ભાવિ ડેટા સેન્ટર્સ અને ટેલિકમ્યુનિકેશંસ નેટવર્કની વધતી બેન્ડવિડ્થ માંગને પહોંચી વળવા માટે સામગ્રી, ઉપકરણ ડિઝાઇન અને એકીકરણ તકનીકોમાં સતત પ્રગતિ મહત્વપૂર્ણ છે. જેમ જેમ ક્ષેત્ર વિકસિત રહ્યું છે તેમ, અમે ઇલેક્ટ્રોનિક અને ફોટોનિક સર્કિટ્સ સાથે ઉચ્ચ બેન્ડવિડ્થ, નીચલા અવાજ અને સીમલેસ એકીકરણવાળા ફોટોોડેક્ટર્સ જોવાની અપેક્ષા રાખી શકીએ છીએ.