InGaAs 광검출기를 통해 고속 광검출기가 소개됩니다.

고속 광검출기는 다음과 같이 소개됩니다.InGaAs 광검출기

고속 광검출기광통신 분야에서 주로 사용되는 소자는 III-V InGaAs 광검출기와 IV 전체 Si 및 Ge/실리콘 광검출기전자는 오랫동안 지배적인 위치를 차지해 온 전통적인 근적외선 검출기인 반면, 후자는 실리콘 광학 기술을 기반으로 떠오르는 유망주로, 최근 국제 광전자 연구 분야에서 큰 주목을 받고 있습니다. 또한, 페로브스카이트, 유기물, 2차원 물질 기반의 새로운 검출기들이 용이한 공정, 우수한 유연성, 그리고 조절 가능한 특성 덕분에 빠르게 발전하고 있습니다. 이러한 새로운 검출기들은 기존의 무기 광검출기와 재료 특성 및 제조 공정에서 상당한 차이를 보입니다. 페로브스카이트 검출기는 뛰어난 광 흡수 특성과 효율적인 전하 수송 능력을 가지고 있으며, 유기물 검출기는 저렴한 비용과 유연한 전자 수송 능력으로 널리 사용되고 있습니다. 2차원 물질 검출기는 독특한 물리적 특성과 높은 전하 이동도로 인해 많은 관심을 받고 있습니다. 그러나 InGaAs 및 Si/Ge 검출기와 비교했을 때, 이러한 새로운 검출기들은 장기 안정성, 제조 완성도, 그리고 집적도 측면에서 개선이 필요한 부분입니다.

InGaAs는 고속 및 고응답성 광검출기 구현에 이상적인 소재 중 하나입니다. 우선, InGaAs는 직접 밴드갭 반도체 소재이며, In과 Ga의 비율을 조절하여 밴드갭 폭을 조절함으로써 다양한 파장의 광 신호를 검출할 수 있습니다. 그중에서도 In0.53Ga0.47As는 InP 기판의 격자와 완벽하게 정합되고 광통신 대역에서 높은 광 흡수 계수를 가지므로 InGaAs 광검출기 제작에 가장 널리 사용됩니다.광검출기또한, 암전류 및 응답 성능도 가장 우수합니다. 둘째로, InGaAs와 InP 소재는 모두 높은 전자 드리프트 속도를 가지며, 포화 전자 드리프트 속도는 약 1×10⁷ cm/s입니다. 동시에, InGaAs와 InP 소재는 특정 전기장 하에서 전자 속도 오버슈트 효과를 나타냅니다. 이 오버슈트 속도는 4×10⁷ cm/s와 6×10⁷ cm/s로 나눌 수 있어 더 넓은 캐리어 시간 제한 대역폭을 구현하는 데 유리합니다. 현재 InGaAs 광검출기는 광통신에서 가장 널리 사용되는 광검출기이며, 표면 입사 결합 방식이 시장에서 주로 사용되고 있으며, 25Gbaud/s 및 56Gbaud/s 표면 입사 검출기 제품이 이미 구현되었습니다. 또한, 소형화, 후면 입사 및 넓은 대역폭을 갖는 표면 입사 검출기도 개발되었으며, 이는 주로 고속 및 고포화 응용 분야에 적합합니다. 그러나 표면 입사 프로브는 결합 방식에 제약이 있으며 다른 광전자 장치와의 통합이 어렵다는 단점이 있습니다. 따라서 광전자 집적화 요구 사항이 향상됨에 따라 우수한 성능과 집적화에 적합한 도파관 결합형 InGaAs 광검출기가 점차 연구의 초점이 되고 있으며, 상용 70GHz 및 110GHz InGaAs 광프로브 모듈은 거의 모두 도파관 결합 구조를 사용하고 있습니다. 도파관 결합형 InGaAs 광 프로브는 기판 재료에 따라 InP와 Si 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. InP 기판 위에 성장된 에피택셜 재료는 품질이 우수하여 고성능 소자 제작에 더 적합합니다. 그러나 Si 기판 위에 성장 또는 접합된 III-V 재료, InGaAs 재료 및 Si 기판 사이의 다양한 불일치는 재료 또는 계면 품질을 상대적으로 저하시키고 소자 성능 향상의 여지를 크게 남깁니다.