Les photodétecteurs à grande vitesse sont introduits par les photodétecteurs InGaAs

Les photodétecteurs à grande vitesse sont introduits parPhotodétecteurs InGaAs

Photodétecteurs à grande vitessedans le domaine de la communication optique, on trouve principalement des photodétecteurs InGaAs III-V et des photodétecteurs Si et Ge/ IV completsPhotodétecteurs SiLe premier est un détecteur traditionnel proche infrarouge, dominant depuis longtemps, tandis que le second s'appuie sur la technologie optique silicium pour devenir une étoile montante et constitue un pôle d'attraction majeur dans le domaine de la recherche optoélectronique internationale ces dernières années. De plus, de nouveaux détecteurs à base de pérovskite, de matériaux organiques et bidimensionnels se développent rapidement en raison de leurs avantages : facilité de mise en œuvre, bonne flexibilité et propriétés accordables. Il existe des différences significatives entre ces nouveaux détecteurs et les photodétecteurs inorganiques traditionnels en termes de propriétés des matériaux et de procédés de fabrication. Les détecteurs à pérovskite présentent d'excellentes caractéristiques d'absorption lumineuse et une capacité de transport de charge efficace ; les détecteurs à matériaux organiques sont largement utilisés pour leur faible coût et leur flexibilité électronique ; et les détecteurs à matériaux bidimensionnels ont suscité un vif intérêt en raison de leurs propriétés physiques uniques et de leur grande mobilité des porteurs. Cependant, par rapport aux détecteurs InGaAs et Si/Ge, les nouveaux détecteurs doivent encore être améliorés en termes de stabilité à long terme, de maturité de fabrication et d'intégration.

L'InGaAs est l'un des matériaux idéaux pour la réalisation de photodétecteurs haute vitesse et haute réactivité. Il s'agit d'un semi-conducteur à bande interdite directe, dont la largeur peut être régulée par le rapport In/Ga, permettant ainsi la détection de signaux optiques de différentes longueurs d'onde. Parmi ces matériaux, l'In0,53Ga0,47As est parfaitement adapté à la maille du substrat InP et présente un coefficient d'absorption lumineuse élevé dans la bande de communication optique, la plus utilisée dans la préparation dephotodétecteurs, et les performances en courant d'obscurité et en réactivité sont également optimales. Deuxièmement, les matériaux InGaAs et InP présentent tous deux une vitesse de dérive des électrons élevée, leur vitesse de dérive des électrons à saturation étant d'environ 1 × 107 cm/s. Parallèlement, les matériaux InGaAs et InP présentent un effet de dépassement de la vitesse des électrons sous un champ électrique spécifique. La vitesse de dépassement peut être divisée en 4 × 107 cm/s et 6 × 107 cm/s, ce qui permet d'obtenir une bande passante temporelle de porteuse plus large. À l'heure actuelle, le photodétecteur InGaAs est le photodétecteur le plus répandu pour les communications optiques. La méthode de couplage par incidence de surface est principalement utilisée sur le marché. Des détecteurs à incidence de surface de 25 Gbauds/s et 56 Gbauds/s ont été réalisés. Des détecteurs à incidence de surface de plus petite taille, à incidence arrière et à large bande passante ont également été développés, principalement adaptés aux applications à haute vitesse et à forte saturation. Cependant, la sonde à incidence de surface est limitée par son mode de couplage et son intégration à d'autres dispositifs optoélectroniques est difficile. Par conséquent, avec l'amélioration des exigences d'intégration optoélectronique, les photodétecteurs InGaAs couplés par guide d'ondes, offrant d'excellentes performances et adaptés à l'intégration, sont progressivement devenus l'objet de recherches. Parmi eux, les modules photosondes InGaAs commerciaux à 70 GHz et 110 GHz utilisent presque tous des structures couplées par guide d'ondes. Selon les différents matériaux de substrat, les sondes photoélectriques InGaAs couplées par guide d'ondes peuvent être divisées en deux catégories : InP et Si. Le matériau épitaxial sur substrat InP est de haute qualité et convient mieux à la préparation de dispositifs hautes performances. Cependant, diverses disparités entre les matériaux III-V, les matériaux InGaAs et les substrats Si développés ou collés sur des substrats Si conduisent à une qualité de matériau ou d'interface relativement médiocre, et les performances du dispositif présentent encore une importante marge d'amélioration.