Maka optoelectronics nke dabeere na silicon, ihe nchọpụta silicon (Si photodetector)

Maka optoelectronics nke dabeere na silicon, ihe nchọpụta silicon

Ndị na-ahụ maka fotogbanwee akara ọkụ ka ọ bụrụ akara eletriki, ka ọnụego mbufe data na-aga n'ihu na-akawanye mma, ihe nchọpụta foto dị elu nke ejikọtara na ikpo okwu optoelectronics nke dabere na silicon aghọwo isi ihe dị mkpa maka ebe data na netwọk nkwukọrịta ọgbọ na-abịa. Isiokwu a ga-enye nkọwa zuru ezu nke ihe nchọpụta foto dị elu dị elu, na-elekwasị anya na germanium dabere na silicon (Ge ma ọ bụ Si photodetector)ihe nchọpụta foto siliconmaka teknụzụ optoelectronics agbakwunyere.

Germanium bụ ihe mara mma maka nchọpụta ìhè infrared dị nso na ikpo okwu silicon n'ihi na ọ dabara na usoro CMOS ma nwee ike ịmịkọrọ ike nke ukwuu na ogologo oge nkwukọrịta. Nhazi fotodetector Ge/Si kachasị bụ pin diode, ebe a na-ejikọta germanium dị n'ime ya n'etiti mpaghara ụdị P na ụdị N.

Nhazi ngwaọrụ Foto nke 1 na-egosi ntụtụ kwụ ọtọ nkịtị Ge ma ọ bụSi fotodetectornhazi:

Isi ihe ndị dị na ya gụnyere: oyi akwa germanium nke a kụrụ n'elu ihe mkpuchi silicon; A na-eji ya anakọta kọntaktị p na n nke ndị na-ebu chaja; Njikọ Waveguide maka nnabata ìhè dị irè.

Uto Epitaxial: Ịmụba germanium dị elu na silicon siri ike n'ihi enweghị njikọ nke lattice 4.2% n'etiti ihe abụọ ahụ. A na-ejikarị usoro uto nzọụkwụ abụọ eme ihe: obere okpomọkụ (300-400°C) uto oyi akwa buffer na okpomọkụ dị elu (karịa 600°C) nke germanium. Usoro a na-enyere aka ijikwa ndọpụ eriri nke sitere na enweghị njikọ lattice. Ịdọpụ aka mgbe uto gasịrị na 800-900°C na-ebelata njupụta nke ndọpụ eriri ruo ihe dị ka 10^7 cm^-2. Àgwà arụmọrụ: Ihe nchọpụta foto nke Ge/Si PIN kachasị elu nwere ike imezu: nzaghachi, > 0.8A /W na 1550 nm; Bandwidth,>60 GHz; Ọkụ gbara ọchịchịrị, <1 μA na -1 V bias.

Njikọta na nyiwe optoelectronics nke dabere na silicon

Njikọta nkefotodetektọ ọsọ ọsọSite na ikpo okwu optoelectronics nke dabeere na silicon, ọ na-enye ohere ka transceivers anya dị elu na njikọ. Ụzọ njikọta abụọ bụ isi bụ ndị a: Njikọta ihu (FEOL), ebe a na-emepụta photodetector na transistor n'otu oge na silicon substrate nke na-enye ohere maka nhazi okpomọkụ dị elu, mana na-ewe mpaghara chip. Njikọta azụ (BEOL). A na-emepụta photodetectors n'elu ígwè ahụ iji zere nnyonye anya na CMOS, mana a na-ejedebe na obere okpomọkụ nhazi.

Foto nke 2: Nzaghachi na bandwit nke ihe nchọpụta foto Ge/Si dị elu

Ngwa ebe nchekwa data

Ihe nchọpụta foto dị elu bụ ihe dị mkpa na ọgbọ na-esote nke njikọ ebe data. Ngwa ndị bụ isi gụnyere: transceivers optical: 100G, 400G na ọnụego dị elu, site na iji modulation PAM-4;ihe nchọpụta foto bandwit dị elu(>50 GHz) dị mkpa.

Sekit optoelectronic nke dabeere na silicon: njikọta monolithic nke ihe nchọpụta na modulator na ihe ndị ọzọ; Injin anya dị obere, nke nwere arụmọrụ dị elu.

Usoro nkesa kesara: njikọ anya dị n'etiti kọmputa kesara, nchekwa, na nchekwa; Na-akpali ọchịchọ maka ihe nchọpụta foto nke na-arụ ọrụ nke ọma na nke na-eji bandwidth dị elu eme ihe.

Echiche ọdịnihu

Ọdịnihu nke ndị na-achọpụta foto dị elu nke optoelectronic agbakọtara ga-egosi usoro ndị a:

Ọnụego data dị elu: Na-akwalite mmepe nke transceivers 800G na 1.6T; achọrọ ihe nchọpụta foto nwere bandwidth karịrị 100 GHz.

Mmekọrita ka mma: Njikọta otu chip nke ihe III-V na silicon; Teknụzụ njikọta 3D dị elu.

Ihe ọhụrụ: Ịchọgharị ihe nwere akụkụ abụọ (dịka graphene) maka nchọpụta ìhè ngwa ngwa; Ngwa ọhụrụ nke Group IV maka mkpuchi ogologo ogologo.

Ngwa ndị na-apụta: LiDAR na ngwa ndị ọzọ na-ahụ maka mmetụta na-akwalite mmepe nke APD; Ngwa foton na microwave chọrọ ihe nchọpụta foto dị elu.

Ngwa nchọpụta foto dị elu, ọkachasị ngwa nchọpụta foto Ge maọbụ Si, abụrụla isi ihe na-akwalite optoelectronics dabere na silicon na nkwukọrịta anya nke ọgbọ na-abịa. Ọganihu na-aga n'ihu na ihe, imepụta ngwaọrụ, na teknụzụ njikọta dị mkpa iji gboo mkpa bandwidth na-eto eto nke ebe data na netwọk nkwukọrịta n'ọdịnihu. Ka ubi ahụ na-aga n'ihu na-agbanwe, anyị nwere ike ịtụ anya ịhụ ngwa nchọpụta foto nwere bandwidth dị elu, obere mkpọtụ, na njikọta enweghị nsogbu na sekit eletrọnịkị na photonic.