За оптоелектронику засновану на силикону, силицијум фотодетектора
ФотодетекториПретворите светлосне сигнале у електричне сигнале и јер се стопе преноса података и даље побољшавају, фотодетектори велике брзине интегрисани са силицијумним платформама заснованим на Силицон-у постало је кључно за дата центара за дата података и телекомуникационе мреже. Овај чланак ће пружити преглед напредних фотодетектора велике брзине, са нагласком на силиконском германима (ГЕ или СИ фотодетектор)Силицонски фотодетекториза интегрисану технологију оптоелектронике.
Германијум је атрактиван материјал за у близини инфрацрвене детекције светлости на силицијумним платформама, јер је компатибилан са ЦМОС процесима и има изузетно снажну апсорпцију на таласним дужинама телекомуникација. Најчешћа ГЕ / СИ фотодетекторска структура је ПИН диода, у којој је суштински германијум сендвијан између П-типа и Н-типа региона.
Структура уређаја Слика 1 приказује типичан вертикални ПИН ГЕ илиСи пхотодетецтор сиСтруктура:
Главне карактеристике укључују: слој који апсормурира германијум који се узгаја на силицијумском подлогу; Користи се за прикупљање п и н контаката превозника на пуњење; ВавеГуиде спајање за ефикасно апсорпцију светлости.
Епитаксијални раст: Раст висококвалитетни германијум на силицијум је изазован због 4,2% неусклађености решетке између два материјала. Обично се користи процес раста у два корака: ниска температура (300-400 ° Ц) раст пуфера и висока температура (изнад 600 ° Ц) таложење германија. Ова метода помаже да се контролише дислокације навоја изазване неусклађености решетке. Онелењивање пост-раста на 800-900 ° Ц даље смањује густину дислокације навој на око 10 ^ 7 цм ^ -2. Карактеристике перформанси: Најнапреднији ГЕ / СИ ПИН фотодетектор може постићи: Одговорност,> 0.8а / В на 1550 нм; Ширина пропусности,> 60 ГХз; Тамна струја, <1 μа на -1 в пристрасности.
Интеграција са платформама за оптоелектронским силиконским седиштем
ИнтеграцијаФотодектори велике брзинеПомоћу Силиконски платформе засноване на бази оптичких оптичких примопредаја и међусобно повезивање. Две методе главне интеграције су следеће: Предња интеграција (фел), где се фотодетектор и транзистор истовремено произведу на силиконском подлози који омогућавају прераду високе температуре, али закупљање подручја чипа. Повратна интеграција (беОЛ). Фотодетектори се производе на врху метала како би се избегли сметње ЦМОС-ом, али су ограничени на нижу температуру прераде.
Слика 2: Одговорност и опсег велике брзине ГЕ / СИ фотодетецтор
Апликација дата центра
Брзи фотодетектори су кључна компонента у следећој генерацији повезивања података Центра. Главне апликације укључују: оптичке примопремене: 100 г, 400 г и веће цене, користећи модулацију ПАМ-4; АВисоки опсег пхотодетецтор(> 50 ГХз) је потребно.
Оптоелектронски интегрисани круг заснован на силикону: монолитни интеграција детектора модулатором и другим компонентама; Компактан оптички мотор високог перформанси.
Дистрибуирана архитектура: оптичка интерконекција између дистрибуираног рачунара, складиштења и складиштења; Вожња потражње за енергетски ефикасним фотодекторима високог опсега.
Будуће Оутлоок
Будућност интегрисане оптоелектронске фотографије велике брзине показаће следеће трендове:
Виши стопе података: Вођење развоја 800 г и 1.6Т примопредајника; Потребни су фотодектори са шириним опсезима већим од 100 ГХз.
Побољшана интеграција: Једноставна интеграција ИИИ-В материјала и силицијума; Напредна технологија 3Д интеграције.
Нови материјали: Истраживање дводимензионалних материјала (као што је Графикон) за откривање ултрафаста светлости; Нова група ИВ легура за проширену покривеност таласном дужином.
Пријаве у настајању: Лидар и друга сензорска апликација покрећу развој АПД-а; Апликације за микроталасну пхотоном који захтевају високу линеарни фотодетектори.
Фотодетектори велике брзине, посебно ГЕ или СИ фотодетектори, постали су кључни покретач оптичке електронике засноване на силикону и оптичке комуникације за наредне генерације. Стални напредак у материјалима, дизајн уређаја и интеграционих технологија важно је да се задовољи растући захтеви пропусних опсега будућих центара података и телекомуникационих мрежа. Како се поље и даље развија, можемо очекивати да ћемо видети фотодетекторе са вишим ширином опсега, нижим буком и бешавном интеграцијом са електронским и фотонским кругом.
Вријеме поште: Јан-20-2025