I gcás optoelectronics bunaithe ar sileacan, braiteoirí fóta sileacain (braiteoir fóta Si)

I gcás optoelectronics bunaithe ar sileacan, braiteoirí fóta sileacain

Brathadóirí grianghrafcomharthaí solais a thiontú ina gcomharthaí leictreacha, agus de réir mar a fheabhsaíonn rátaí aistrithe sonraí i gcónaí, tá brathadóirí fóta ardluais atá comhtháite le hardáin optoelectronaic atá bunaithe ar sileacan anois ina n-eochair do lárionaid sonraí agus líonraí teileachumarsáide den chéad ghlúin eile. Cuirfidh an t-alt seo forbhreathnú ar fáil ar bhrathadóirí fóta ardluais chun cinn, le béim ar ghearmáiniam (brathadóir fóta Ge nó Si) atá bunaithe ar sileacan.brathadóirí fótachóim sileacainle haghaidh teicneolaíocht optoelectronics chomhtháite.

Is ábhar tarraingteach é gearmáiniam le haghaidh braite solais gar-infridhearg ar ardáin sileacain toisc go bhfuil sé comhoiriúnach le próisis CMOS agus go bhfuil ionsú thar a bheith láidir aige ag tonnfhaid teileachumarsáide. Is é an dé-óid bioráin an struchtúr fóta-bhrathadóir Ge/Si is coitianta, ina bhfuil an gearmáiniam intreach idir na réigiúin cineál-P agus cineál-N.

Struchtúr na gléise Taispeánann Fíor 1 biorán ingearach tipiciúil Ge nóBrathadóir fótachód Sistruchtúr:

Áirítear ar na príomhghnéithe: ciseal ionsúiteach gearmáiniam a fhásann ar foshraith sileacain; a úsáidtear chun teagmhálacha p agus n iompróirí luchta a bhailiú; cúpláil threorach tonnta le haghaidh ionsú éifeachtach solais.

Fás eipitacsach: Is dúshlán é gearmáiniam ardchaighdeáin a fhás ar shileacan mar gheall ar an neamh-chomhoiriúnacht laitíse 4.2% idir an dá ábhar. De ghnáth, úsáidtear próiseas fáis dhá chéim: fás ciseal maolánach ag teocht íseal (300-400°C) agus taisceadh gearmáiniam ag teocht ard (os cionn 600°C). Cuidíonn an modh seo le dí-áitiú snáithithe de bharr neamh-chomhoiriúnachtaí laitíse a rialú. Laghdaíonn annéalú iar-fhás ag 800-900°C dlús an dí-áitithe snáithithe tuilleadh go dtí thart ar 10^7 cm^-2. Saintréithe feidhmíochta: Is féidir leis an bhfóta-bhrathadóir PIN Ge/Si is úire a bhaint amach: freagrúlacht, > 0.8A /W ag 1550 nm; Bandaleithead, >60 GHz; Sruth dorcha, <1 μA ag claonadh -1 V.

Comhtháthú le hardáin optoelectronics bunaithe ar sileacan

Comhtháthúbrathadóirí fóta ardluaisLe hardáin optoelectronaic atá bunaithe ar sileacan, cumasaítear tarchuradóirí agus idirnaisc optúla chun cinn. Is iad seo a leanas an dá phríomhmhodh comhtháthaithe: Comhtháthú tosaigh (FEOL), áit a ndéantar an fóta-bhrathadóir agus an trasraitheoir a mhonarú ag an am céanna ar foshraith sileacain rud a cheadaíonn próiseáil ardteochta, ach a thógann achar sliseanna. Comhtháthú cúil (BEOL). Déantar fóta-bhrathadóirí a mhonarú ar bharr an mhiotail chun cur isteach ar CMOS a sheachaint, ach tá siad teoranta do theochtaí próiseála níos ísle.

Fíor 2: Freagrúlacht agus bandaleithead brathadóir fóta ardluais Ge/Si

Feidhmchlár ionad sonraí

Is cuid lárnach iad brathadóirí fóta ardluais sa chéad ghlúin eile d’idirnasc ionad sonraí. I measc na bpríomhfheidhmchlár tá: tarchuradóirí optúla: 100G, 400G agus rátaí níos airde, ag baint úsáide as modhnú PAM-4; Abrathadóir fótachód bandaleithead ard(>50 GHz) ag teastáil.

Ciorcad comhtháite optoelectronic bunaithe ar sileacan: comhtháthú monaliteach brathadóra le modúlóir agus comhpháirteanna eile; Inneall optúil dlúth, ardfheidhmíochta.

Ailtireacht dháilte: idirnascadh optúil idir ríomhaireacht dháilte, stóráil agus stóráil; Ag tiomáint an éilimh ar fhóta-bhrathadóirí ard-bhandaleithid atá éifeachtúil ó thaobh fuinnimh de.

Dearcadh don todhchaí

Léireoidh todhchaí brathadóirí fótaileictreonacha ardluais comhtháite na treochtaí seo a leanas:

Rátaí sonraí níos airde: Ag tiomáint fhorbairt tarchuradóirí 800G agus 1.6T; Tá gá le fóta-bhrathadóirí le bandaleithead níos mó ná 100 GHz.

Comhtháthú feabhsaithe: Comhtháthú sliseanna aonair d'ábhar III-V agus sileacan; Teicneolaíocht chomhtháthaithe 3D chun cinn.

Ábhair nua: Iniúchadh a dhéanamh ar ábhair dhéthoiseacha (amhail graifín) le haghaidh braiteadh solais thar a bheith gasta; Cóimhiotal nua de chuid Ghrúpa IV le haghaidh clúdach tonnfhaid leathnaithe.

Feidhmeanna atá ag teacht chun cinn: Tá LiDAR agus feidhmchláir braite eile ag tiomáint fhorbairt APD; feidhmchláir fótóin micreathonn a bhfuil gá acu le brathadóirí fótó líneachta ard.

Tá brathadóirí fóta ardluais, go háirithe brathadóirí fóta Ge nó Si, anois ina bpríomhthiománaí d’optoelectronics bunaithe ar sileacan agus do chumarsáid optúil den chéad ghlúin eile. Tá dul chun cinn leanúnach in ábhair, i ndearadh gléasanna, agus i dteicneolaíochtaí comhtháthaithe tábhachtach chun freastal ar éilimh mhéadaitheacha bandaleithead ionaid sonraí agus líonraí teileachumarsáide sa todhchaí. De réir mar a leanann an réimse ag forbairt, is féidir linn a bheith ag súil le brathadóirí fóta a fheiceáil le bandaleithead níos airde, torann níos ísle, agus comhtháthú gan uaim le ciorcaid leictreonacha agus fótónacha.