Eilimint ghníomhach fótóinic sileacain

Eilimint ghníomhach fótóinic sileacain

Tagraíonn comhpháirteanna gníomhacha fótóinic go sonrach d'idirghníomhaíochtaí dinimiciúla a dearadh d'aon ghnó idir solas agus ábhar. Is modúlóir optúil é comhpháirt ghníomhach tipiciúil den fhótóinic. Gach reatha sileacain-bhunaithemodhnóirí optúlabunaithe ar an éifeacht iompróra saor ó plasma. Trí líon na n-leictreon saor in aisce agus na bpoll in ábhar sileacain a athrú trí dhópáil, is féidir le modhanna leictreacha nó optúla a innéacs athraonta casta a athrú, próiseas a léirítear i gcothromóidí (1,2) a fhaightear trí shonraí a fheistiú ó Soref agus Bennett ag tonnfhad 1550 nanaiméadar. . I gcomparáid le leictreoin, bíonn poill ina chúis le cion níos mó de na hathruithe innéacs athraonta fíor agus samhailteach, is é sin, is féidir leo athrú céime níos mó a tháirgeadh le haghaidh athrú caillteanais áirithe, mar sin deModhnóirí Mach-Zehnderagus modhnóirí fáinne, de ghnáth is fearr poill a úsáid chun a dhéanamhmodhnóirí céime.

Na éagsúlasileacain (Si) modulatortaispeántar cineálacha i bhFíor 10A. I modulator insteallta iompróra, tá solas suite i sileacain intreach laistigh d'acomhal bioráin an-leathan, agus déantar leictreoin agus poill a instealladh. Mar sin féin, bíonn modhnóirí den sórt sin níos moille, go hiondúil le bandaleithead 500 MHz, toisc go dtógann sé níos faide leictreoin agus poill saora a athchur i ndiaidh an insteallta. Mar sin, is minic a úsáidtear an struchtúr seo mar attenuator optúil inathraithe (VOA) seachas modulator. I modulator ídiú iompróra, tá an chuid solais suite in acomhal caol pn, agus athraítear leithead ídiú an acomhal pn ag réimse leictreach feidhmeach. Is féidir leis an modhnóir seo oibriú ar luasanna os cionn 50Gb/s, ach tá ardchaillteanas ionsáite sa chúlra aige. Is é 2 V-cm an vpil tipiciúil. Tá sraith ocsaíd tanaí i modúlóir leathsheoltóra ocsaíd miotail (MOS) (iarbhír leathsheoltóra-ocsaíd-leathsheoltóra) sraith ocsaíd tanaí in acomhal pn. Ligeann sé roinnt carnadh iompróra chomh maith le ídiú iompróra, rud a ligeann do VπL níos lú de thart ar 0.2 V-cm, ach tá an míbhuntáiste aige go bhfuil caillteanais optúla níos airde agus toilleas níos airde in aghaidh an aonaid. Ina theannta sin, tá modhnóirí ionsú leictreach SiGe bunaithe ar ghluaiseacht imeall banna SiGe (cóimhiotal Gearmáiniam sileacain). Ina theannta sin, tá modhnóirí graphene atá ag brath ar graphene chun aistriú idir miotail ionsúcháin agus inslitheoirí trédhearcacha. Léiríonn siad seo éagsúlacht feidhmeanna meicníochtaí éagsúla chun modhnú comharthaí optúla ardluais, ísealchaillteanais a bhaint amach.

Fíor 10: (A) Léaráid thrasghearrthach de dhearaí modhnóirí optúla éagsúla bunaithe ar sileacain agus (B) léaráid thrasghearrthach de dhearaí braite optúla.

Taispeántar roinnt brathadóirí solais sileacain-bhunaithe i bhFíor 10B. Is é gearmáiniam (Ge) an t-ábhar ionsúcháin. Tá Ge in ann solas a ionsú ag tonnfhaid síos go dtí thart ar 1.6 miocrón. Ar thaobh na láimhe clé tá an struchtúr bioráin is rathúla ó thaobh na tráchtála de inniu. Tá sé comhdhéanta de shileacan dópáilte de chineál P ar a bhfásann Ge. Tá neamhréir laitíse 4% ag Ge agus Si, agus d'fhonn an díláithriú a íoslaghdú, déantar sraith tanaí de SiGe a fhás ar dtús mar chiseal maolánach. Déantar dópáil cineál N ar bharr ciseal Ge. Taispeántar fóta-diod miotail-leathsheoltóra-miotail (MSM) sa lár, agus APD (Brathadóir avalanche Grianghraf) taispeántar ar dheis. Tá an réigiún avalanche in APD suite i Si, a bhfuil tréithe torainn níos ísle aige i gcomparáid leis an réigiún avalanche in ábhair eiliminteacha Grúpa III-V.

Faoi láthair, níl aon réitigh le buntáistí soiléire maidir le gnóthachan optúil a chomhtháthú le fótóinic sileacain. Léiríonn Fíor 11 roinnt roghanna féideartha eagraithe de réir leibhéal an tionóil. Ar thaobh na láimhe clé tá comhtháthú monolithic lena n-áirítear úsáid a bhaint as gearmáiniam (Ge) a fhástar go heipitacsach mar ábhar gnóthachan optúil, treoraithe gloine eirbiam-dhópáilte (Er) (cosúil le Al2O3, a éilíonn caidéalú optúil), agus arsenide gailliam a fhástar go heipitacsach (GaAs). ) poncanna chandamach. Is éard atá sa chéad cholún eile ná cóimeáil wafer go wafer, lena mbaineann ocsaíd agus nascáil orgánach sa réigiún gnóthachan grúpa III-V. Is é an chéad cholún eile ná cóimeáil sliseanna-go-wafer, rud a bhaineann le sliseanna grúpa III-V a neadú isteach i gcuas an wafer sileacain agus ansin an struchtúr tonn-treoraithe a mheaisíniú. Is é an buntáiste a bhaineann leis an gcéad chur chuige trí cholún seo ná gur féidir an gléas a thástáil go hiomlán ag feidhmiú taobh istigh den wafer roimh ghearradh. Is é an colún is mó ar dheis ná cóimeáil sliseanna-go-sliseanna, lena n-áirítear sliseanna sileacain a chúpláil go díreach le sliseanna grúpa III-V, chomh maith le cúpláil trí lionsa agus cúplóirí grátála. Tá an treocht i dtreo iarratais tráchtála ag bogadh ó thaobh na láimhe deise go dtí an taobh clé den chairt i dtreo réitigh níos comhtháite agus níos comhtháite.

Fíor 11: An chaoi a ndéantar gnóthachan optúil a chomhtháthú i bhfótóinic sileacain-bhunaithe. De réir mar a bhogann tú ó chlé go deas, bogann an pointe ionsáite déantúsaíochta ar ais sa phróiseas de réir a chéile.