InGaAs 광검출기 소개

소개하다InGaAs 광검출기

InGaAs는 높은 응답을 달성하기 위한 이상적인 재료 중 하나입니다.고속 광검출기첫째, InGaAs는 직접 밴드갭 반도체 물질로, In과 Ga의 비율에 따라 밴드갭 폭을 조절할 수 있어 다양한 파장의 광 신호 검출이 가능합니다. 그중 In0.53Ga0.47As는 InP 기판 격자와 완벽하게 정합되며 광통신 대역에서 매우 높은 광 흡수 계수를 보입니다. InGaAs는 광전변환 소자(PVD) 제조에 가장 널리 사용됩니다.광검출기또한 가장 뛰어난 암전류 및 응답성 성능을 가지고 있습니다.둘째, InGaAs와 InP 재료는 모두 비교적 높은 전자 드리프트 속도를 가지며, 포화 전자 드리프트 속도는 모두 약 1×107cm/s입니다.한편, 특정 전기장 하에서 InGaAs와 InP 재료는 전자 속도 오버슈트 효과를 나타내며, 오버슈트 속도는 각각 4×107cm/s와 6×107cm/s에 이릅니다.이는 더 높은 교차 대역폭을 달성하는 데 도움이 됩니다.현재 InGaAs 광검출기는 광통신용 광검출기 중 가장 주류를 이루고 있습니다.시장에서는 표면 입사 결합 방식이 가장 일반적입니다.25 Gaud/s 및 56 Gaud/s의 표면 입사 검출기 제품은 이미 양산이 가능합니다.주로 고속 및 고포화와 같은 응용 분야를 위해 더 작은 크기, 후면 입사 및 고대역폭 표면 입사 검출기도 개발되었습니다. 그러나 표면 입사 검출기는 결합 방식의 한계로 인해 다른 광전자 소자와 통합하기 어렵습니다. 따라서 광전자 집적에 대한 수요가 증가함에 따라 우수한 성능을 갖추고 집적에 적합한 도파관 결합 InGaAs 광검출기가 점차 연구의 초점이 되고 있습니다. 그중 70GHz 및 110GHz의 상용 InGaAs 광검출기 모듈은 거의 모두 도파관 결합 구조를 채택하고 있습니다. 기판 재료의 차이에 따라 도파관 결합 InGaAs 광검출기는 주로 INP 기반과 Si 기반의 두 가지 유형으로 분류할 수 있습니다. InP 기판에 에피택셜로 성장된 재료는 품질이 우수하여 고성능 소자 제작에 더 적합합니다. 그러나 Si 기판에 성장되거나 접합된 III-V족 재료의 경우 InGaAs 재료와 Si 기판 간의 다양한 불일치로 인해 재료 또는 계면 품질이 상대적으로 낮으며 소자 성능 개선의 여지가 여전히 상당합니다.

다양한 응용 환경, 특히 극한 조건에서 광검출기의 안정성 또한 실제 응용 분야에서 핵심 요소 중 하나입니다. 최근 페로브스카이트, 유기 및 2차원 소재와 같은 새로운 유형의 검출기가 많은 주목을 받고 있지만, 소재 자체가 환경 요인의 영향을 받기 쉽기 때문에 장기 안정성 측면에서 여전히 많은 과제에 직면해 있습니다. 한편, 신소재의 통합 과정은 아직 성숙 단계에 이르지 못했으며, 대량 생산 및 성능 일관성을 위해서는 추가적인 연구가 필요합니다.

인덕터를 도입하면 현재 소자의 대역폭을 효과적으로 증가시킬 수 있지만, 디지털 광통신 시스템에서는 널리 사용되지 않습니다. 따라서 소자의 기생 RC 파라미터를 더욱 낮추기 위해 부정적인 영향을 피하는 것이 고속 광검출기 연구 방향 중 하나입니다. 둘째, 도파관 결합 광검출기의 대역폭이 지속적으로 증가함에 따라 대역폭과 응답성 간의 제약이 다시 나타나기 시작했습니다. 200GHz를 초과하는 3dB 대역폭을 가진 Ge/Si 광검출기와 InGaAs 광검출기가 보고되었지만, 응답성은 만족스럽지 않습니다. 우수한 응답성을 유지하면서 대역폭을 증가시키는 방법은 중요한 연구 주제이며, 이를 위해서는 새로운 공정 호환 소재(높은 이동도 및 높은 흡수 계수) 또는 새로운 고속 소자 구조의 도입이 필요할 수 있습니다. 또한, 소자 대역폭이 증가함에 따라 마이크로파 광자 링크에서 검출기의 응용 분야가 점차 증가할 것입니다. 광통신에서의 낮은 광파워 입사 및 고감도 검출과는 달리, 고대역폭을 기반으로 하는 이 시나리오는 고파워 입사에 대한 높은 포화 전력을 요구합니다. 그러나 고대역폭 소자는 일반적으로 작은 크기의 구조를 채택하기 때문에 고속 및 고포화 전력 광검출기를 제작하는 것이 쉽지 않으며, 소자의 캐리어 추출 및 방열에 추가적인 혁신이 필요할 수 있습니다. 마지막으로, 고속 검출기의 암전류 감소는 격자 부정합 광검출기가 해결해야 할 과제로 남아 있습니다. 암전류는 주로 재료의 결정 품질 및 표면 상태와 관련이 있습니다. 따라서 고품질 헤테로에피택시 또는 격자 부정합 시스템 하에서의 본딩과 같은 핵심 공정에는 더 많은 연구와 투자가 필요합니다.