આપણે ફોટોડિટેક્ટર તરીકે Ge નો ઉપયોગ શા માટે કરવો પડે છે?

આપણે Ge નો ઉપયોગ શા માટે કરવો જોઈએ?ફોટોડિટેક્ટર
૧, મૂળભૂત સ્થિતિ: ફોટોડિટેક્ટર તરીકે Ge નો ઉપયોગ શા માટે જરૂરી છે?
સિલિકોન ઓપ્ટિકલ લિંક્સમાં, ફોટોડિટેક્ટર એ "ટ્રાન્સલેટર" છે જે ઓપ્ટિકલ સિગ્નલોને પાછા વિદ્યુત સિગ્નલોમાં રૂપાંતરિત કરે છે. જો કે, સિલિકોન પોતે 1.12 eV નો બેન્ડગેપ ધરાવે છે અને 1310/1550 nm કોમ્યુનિકેશન બેન્ડ માટે લગભગ પારદર્શક છે, તેથી ફક્ત જર્મેનિયમ (Ge) જ દાખલ કરી શકાય છે.
Ge નો ડાયરેક્ટ બેન્ડગેપ 0.8 eV છે, જે કોમ્યુનિકેશન O/C બેન્ડને આવરી લે છે, પરંતુ સિલિકોન સાથે 4.2% લેટીસ મેળ ખાતો નથી. ડાયરેક્ટ ગ્રોથ માટે ડિસલોકેશન ડેન્સિટી 4 × 10 ⁸ cm ⁻ ² જેટલી ઊંચી છે, અને ડાર્ક કરંટ સંપૂર્ણપણે અનુપલબ્ધ છે; તે જ સમયે, Ge નો પરોક્ષ બેન્ડગેપ છે, અને તેનો શોષણ ગુણાંક કુદરતી રીતે InGaAs કરતા એક ક્રમ ઓછો છે, જે એક કુદરતી નબળાઈ છે.
2, મુખ્ય સફળતા: વેવગાઇડ એકીકરણ કામગીરીની અડચણને તોડે છે
પરંપરાગત વર્ટિકલ ઇન્સિડન્સ ફોટોડિટેક્ટર્સના "શોષણ લંબાઈ = વાહક સંગ્રહ માર્ગ" માં "રિસ્પોન્સિવિટી બેન્ડવિડ્થ" સીસો છે, જેની ઉપલી મર્યાદા ફક્ત 7GHz છે;
હાલમાં, મુખ્ય પ્રવાહના ઉપકરણ રૂટ્સને ત્રણ શ્રેણીઓમાં વિભાજિત કરવામાં આવ્યા છે:
વર્ટિકલ પિન: આ પ્રક્રિયા ઉદ્યોગમાં સૌથી સરળ અને મુખ્ય પ્રવાહ છે, જે 40Gb/s @ શૂન્ય બાયસ અને>60GHz બેન્ડવિડ્થ પ્રાપ્ત કરે છે;
MSM મેટલ સેમિકન્ડક્ટર મેટલ: ઉચ્ચ-તાપમાન ડોપિંગની જરૂર નથી, બેકએન્ડમાં સંકલિત કરી શકાય છે, ઉચ્ચ ડાર્ક કરંટ ધરાવે છે, અને 40GHz થી વધુની બેન્ડવિડ્થ ધરાવે છે;
ઉચ્ચ કક્ષાના વેરિયન્ટ્સ:ટ્રાવેલિંગ વેવ ફોટોડિટેક્ટર્સ(TWPD) અને સિંગલ લાઇન કેરિયર ફોટોડિટેક્ટર્સ (UTC) નો ઉપયોગ માઇક્રોવેવ ફોટોન લિંક્સ માટે થાય છે, જે ઉચ્ચ બેન્ડવિડ્થ અને ઉચ્ચ સંતૃપ્તિ ફોટોકરન્ટને સંતુલિત કરે છે.
૩, સામગ્રી અને કારીગરી: 'ખામીઓ' ને ફાયદામાં ફેરવવી
લેટીસ મિસમેચ અને કામગીરીની ખામીઓના પ્રતિભાવમાં, ઉદ્યોગે પરિપક્વ ઉકેલો વિકસાવ્યા છે:
બે તબક્કાની એપિટાક્સી પદ્ધતિ: પ્રથમ, 30-50nm નું નીચા-તાપમાન બફર સ્તર ઉગાડવામાં આવે છે, અને પછી લક્ષ્ય જાડાઈ સુધી પહોંચવા માટે તાપમાન વધારવામાં આવે છે, જેનાથી ડિસલોકેશન ઘનતા ~10 ⁷ cm ⁻ ² સુધી ઘટી જાય છે;
સ્ટ્રેન એન્જિનિયરિંગ: Ge અને Si વચ્ચે થર્મલ વિસ્તરણ ગુણાંકમાં તફાવત Ge ફિલ્મમાં 0.2% દ્વિઅક્ષીય તાણ તાણનું કારણ બનશે, જેના પરિણામે બેન્ડ ગેપ 0.8 eV થી 0.77 eV સુધી સીધો ઘટાડો થશે અને શોષણ ધાર 1.55 μm થી 1.61 μm સુધી વિસ્તરણ થશે, જે સમગ્ર C+L બેન્ડને આવરી લેશે, અને L બેન્ડમાં શોષણ ગુણાંક પણ InGaAs સાથે મેળ ખાશે;
CMOS એકીકરણ: તે હજુ પણ સંશોધનાત્મક તબક્કામાં છે. ફ્રન્ટ એન્ડ એકીકરણ (FEOL) ને 750 ℃ ​​થી વધુ ઊંચા તાપમાનનો સામનો કરવાની જરૂર છે, જ્યારે બેક-એન્ડ એકીકરણ (BEOL) તાપમાનને અનુકૂળ છે પરંતુ ક્રિસ્ટલ સબસ્ટ્રેટ વિના, અને હજુ સુધી એકીકૃત પરિપક્વ ઉકેલ રચાયો નથી. હાલમાં, ઉદ્યોગ સામાન્ય રીતે "90% સિંગલ-ચિપ + બાહ્ય" નો મિશ્ર માર્ગ અપનાવે છે.લેસર".