InGaAs ஒளி உணரியின் ஆராய்ச்சி முன்னேற்றம்

ஆராய்ச்சி முன்னேற்றம்InGaAs ஒளி உணரி

தகவல் தொடர்பு தரவு பரிமாற்ற அளவின் அதிவேக வளர்ச்சியுடன், ஒளியியல் இணைப்புத் தொழில்நுட்பம் பாரம்பரிய மின்சார இணைப்புத் தொழில்நுட்பத்திற்குப் பதிலாக, நடுத்தர மற்றும் நீண்ட தூர குறைந்த இழப்பு அதிவேகப் பரிமாற்றத்திற்கான பிரதான தொழில்நுட்பமாக மாறியுள்ளது. ஒளியியல் பெறும் முனையின் முக்கிய அங்கமாக,ஒளி உணரிஅதன் அதிவேக செயல்திறனுக்கான தேவைகள் படிப்படியாக அதிகரித்து வருகின்றன. அவற்றுள், அலைவழி இணைக்கப்பட்ட ஒளி உணரியானது அளவில் சிறியதாகவும், அதிக அலைவரிசை கொண்டதாகவும், மற்ற ஒளியியல் மின்னணு சாதனங்களுடன் சில்லுவிலேயே எளிதில் ஒருங்கிணைக்கக்கூடியதாகவும் உள்ளது; இதுவே அதிவேக ஒளி கண்டறிதலின் ஆராய்ச்சி மையமாக விளங்குகிறது. மேலும், இவை அண்மை அகச்சிவப்புத் தொடர்புப் பட்டையில் மிகவும் பிரதிநிதித்துவமான ஒளி உணரிகளாகும்.

அதிவேகத்தை அடைவதற்கு InGaAs ஒரு சிறந்த பொருளாகும்.உயர்-பதிலளிப்பு ஒளி உணரிகள்முதலாவதாக, InGaAs ஒரு நேரடிப் பட்டை இடைவெளி குறைக்கடத்திப் பொருளாகும், மேலும் அதன் பட்டை இடைவெளி அகலத்தை In மற்றும் Ga-க்கு இடையிலான விகிதத்தால் ஒழுங்குபடுத்த முடியும், இது வெவ்வேறு அலைநீளங்களின் ஒளி சமிக்ஞைகளைக் கண்டறிய உதவுகிறது. அவற்றுள், In0.53Ga0.47As ஆனது InP அடி மூலக்கூறு பின்னலுடன் கச்சிதமாகப் பொருந்துகிறது மற்றும் ஒளித் தொடர்புப் பட்டையில் மிக அதிக ஒளி உறிஞ்சும் குணகத்தைக் கொண்டுள்ளது. இது ஒளி உணரியைத் தயாரிப்பதில் மிகவும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது, மேலும் இது மிகச் சிறந்த இருள் மின்னோட்டம் மற்றும் பொறுப்புத்திறன் செயல்திறனையும் கொண்டுள்ளது. இரண்டாவதாக, InGaAs மற்றும் InP ஆகிய இரண்டு பொருட்களும் ஒப்பீட்டளவில் அதிக எலக்ட்ரான் சறுக்கு வேகங்களைக் கொண்டுள்ளன, அவற்றின் நிறைவுற்ற எலக்ட்ரான் சறுக்கு வேகங்கள் இரண்டும் தோராயமாக 1×10⁷ செ.மீ/வி ஆகும். அதே நேரத்தில், குறிப்பிட்ட மின் புலங்களின் கீழ், InGaAs மற்றும் InP பொருட்கள் எலக்ட்ரான் வேக மிகைமீறல் விளைவுகளை வெளிப்படுத்துகின்றன, அவற்றின் மிகைமீறல் வேகங்கள் முறையே 4×10⁷ செ.மீ/வி மற்றும் 6×10⁷ செ.மீ/வி-ஐ அடைகின்றன. இது ஒரு உயர் குறுக்கு அலைவரிசையை அடைவதற்கு உகந்ததாகும். தற்போது, ​​InGaAs ஒளி உணரிகளே ஒளித் தொடர்புக்கான மிகவும் பிரதானமான ஒளி உணரிகளாக உள்ளன. சிறிய அளவிலான, பின்னோட்ட மற்றும் உயர் அலைவரிசை கொண்ட மேற்பரப்பு அதிர்வு கண்டறியும் கருவிகளும் உருவாக்கப்பட்டுள்ளன; இவை முக்கியமாக அதிவேகம் மற்றும் உயர் செறிவூட்டல் போன்ற பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

இருப்பினும், அவற்றின் இணைப்பு முறைகளின் வரம்புகள் காரணமாக, மேற்பரப்பு படுகை உணரிகளை மற்ற ஒளியியல் மின்னணு சாதனங்களுடன் ஒருங்கிணைப்பது கடினம். எனவே, ஒளியியல் மின்னணு ஒருங்கிணைப்புக்கான தேவை அதிகரித்து வருவதால், சிறந்த செயல்திறன் கொண்ட மற்றும் ஒருங்கிணைப்புக்கு ஏற்ற அலைவழி இணைக்கப்பட்ட InGaAs ஒளி உணரிகள் படிப்படியாக ஆராய்ச்சியின் மையமாக மாறியுள்ளன. அவற்றுள், 70GHz மற்றும் 110GHz வணிகரீதியான InGaAs ஒளி உணரி தொகுதிகள் கிட்டத்தட்ட அனைத்தும் அலைவழி இணைப்பு கட்டமைப்புகளைப் பயன்படுத்துகின்றன. அடி மூலக்கூறு பொருட்களின் வேறுபாட்டின்படி, அலைவழி இணைக்கப்பட்ட InGaAs ஒளி உணரிகளை முக்கியமாக இரண்டு வகைகளாகப் பிரிக்கலாம்: INP-அடிப்படையிலானவை மற்றும் Si-அடிப்படையிலானவை. InP அடி மூலக்கூறுகளில் படிகவளர்ச்சி செய்யப்படும் பொருள் உயர் தரம் வாய்ந்தது மற்றும் உயர் செயல்திறன் கொண்ட சாதனங்களைத் தயாரிப்பதற்கு மிகவும் பொருத்தமானது. இருப்பினும், Si அடி மூலக்கூறுகளில் வளர்க்கப்படும் அல்லது பிணைக்கப்படும் III-V குழுப் பொருட்களுக்கு, InGaAs பொருட்களுக்கும் Si அடி மூலக்கூறுகளுக்கும் இடையே உள்ள பல்வேறு பொருந்தாமைகள் காரணமாக, பொருள் அல்லது இடைமுகத்தின் தரம் ஒப்பீட்டளவில் மோசமாக உள்ளது, மேலும் சாதனங்களின் செயல்திறனை மேம்படுத்துவதற்கு இன்னும் கணிசமான வாய்ப்பு உள்ளது.

இந்தச் சாதனம், தேய்வுப் பகுதிப் பொருளாக InP-க்கு பதிலாக InGaAsP-ஐப் பயன்படுத்துகிறது. இது எலக்ட்ரான்களின் செறிவூட்டல் சறுக்கு வேகத்தை ஒரு குறிப்பிட்ட அளவிற்கு குறைத்தாலும், அலைவழியிலிருந்து உறிஞ்சுதல் பகுதிக்கு படு ஒளியின் இணைப்பை மேம்படுத்துகிறது. அதே நேரத்தில், InGaAsP N-வகை தொடு அடுக்கு அகற்றப்பட்டு, P-வகை மேற்பரப்பின் ஒவ்வொரு பக்கத்திலும் ஒரு சிறிய இடைவெளி உருவாக்கப்படுகிறது, இது ஒளிப்புலத்தின் மீதான கட்டுப்பாட்டை திறம்பட மேம்படுத்துகிறது. இது சாதனம் அதிக உணர்திறனை அடைவதற்கு உகந்ததாக அமைகிறது.