சிலிக்கான் அடிப்படையிலான ஆப்டோ எலக்ட்ரானிக்ஸ், சிலிக்கான் ஃபோட்டோடெடெக்டர்கள் (எஸ்ஐ ஃபோட்டோடெக்டர்)

சிலிக்கான் அடிப்படையிலான ஆப்டோ எலக்ட்ரானிக்ஸ், சிலிக்கான் ஃபோட்டோடெடெக்டர்கள்

ஃபோட்டோடெக்டர்கள்ஒளி சமிக்ஞைகளை மின் சமிக்ஞைகளாக மாற்றவும், தரவு பரிமாற்ற விகிதங்கள் தொடர்ந்து மேம்படுவதால், சிலிக்கான் அடிப்படையிலான ஆப்டோ எலக்ட்ரானிக்ஸ் தளங்களுடன் ஒருங்கிணைந்த அதிவேக ஃபோட்டோடெக்டர்கள் அடுத்த தலைமுறை தரவு மையங்கள் மற்றும் தொலைத்தொடர்பு நெட்வொர்க்குகளுக்கு முக்கியமாகிவிட்டன. இந்த கட்டுரை சிலிக்கான் அடிப்படையிலான ஜெர்மானியம் (ஜி.இ அல்லது எஸ்ஐ ஃபோட்டோடெக்டர்) ஆகியவற்றிற்கு முக்கியத்துவம் அளித்து, மேம்பட்ட அதிவேக ஒளிச்சேர்க்கையாளர்களின் கண்ணோட்டத்தை வழங்கும்.சிலிக்கான் ஃபோட்டோடெக்டர்கள்ஒருங்கிணைந்த ஆப்டோ எலக்ட்ரானிக்ஸ் தொழில்நுட்பத்திற்கு.

சிலிக்கான் தளங்களில் அகச்சிவப்பு ஒளி கண்டறிதலுக்கு ஜெர்மானியம் ஒரு கவர்ச்சிகரமான பொருள், ஏனெனில் இது CMOS செயல்முறைகளுடன் ஒத்துப்போகும் மற்றும் தொலைத்தொடர்பு அலைநீளங்களில் மிகவும் வலுவான உறிஞ்சுதலைக் கொண்டுள்ளது. மிகவும் பொதுவான GE/SI ஃபோட்டோடெக்டர் அமைப்பு முள் டையோடு ஆகும், இதில் உள்ளார்ந்த ஜெர்மானியம் பி-வகை மற்றும் என்-வகை பகுதிகளுக்கு இடையில் மணல் அள்ளப்படுகிறது.

சாதன அமைப்பு படம் 1 ஒரு பொதுவான செங்குத்து முள் ஜீ அல்லது காட்டுகிறதுஎஸ்ஐ ஃபோட்டோடெக்டர்கட்டமைப்பு:

முக்கிய அம்சங்கள் பின்வருமாறு: சிலிக்கான் அடி மூலக்கூறில் வளர்க்கப்படும் ஜெர்மானியம் உறிஞ்சும் அடுக்கு; சார்ஜ் கேரியர்களின் பி மற்றும் என் தொடர்புகளை சேகரிக்கப் பயன்படுகிறது; திறமையான ஒளி உறிஞ்சுதலுக்கான அலை வழிகாட்டி இணைப்பு.

எபிடாக்சியல் வளர்ச்சி: இரண்டு பொருட்களுக்கு இடையில் 4.2% லட்டு பொருந்தாததால் சிலிக்கான் மீது உயர்தர ஜெர்மானியம் வளர்ப்பது சவாலானது. இரண்டு-படி வளர்ச்சி செயல்முறை பொதுவாக பயன்படுத்தப்படுகிறது: குறைந்த வெப்பநிலை (300-400 ° C) இடையக அடுக்கு வளர்ச்சி மற்றும் அதிக வெப்பநிலை (600 ° C க்கு மேல்) ஜெர்மானியத்தின் படிவு. லட்டு பொருந்தாத தன்மைகளால் ஏற்படும் த்ரெட்டிங் இடப்பெயர்வுகளைக் கட்டுப்படுத்த இந்த முறை உதவுகிறது. 800-900 ° C இல் பிந்தைய வளர்ச்சி அனீலிங் த்ரெட்டிங் இடப்பெயர்வு அடர்த்தியை சுமார் 10^7 செ.மீ^-2 ஆகக் குறைக்கிறது. செயல்திறன் பண்புகள்: மிகவும் மேம்பட்ட GE /SI முள் ஃபோட்டோடெக்டர் அடைய முடியும்: மறுமொழி,> 0.8a /w 1550 nm; அலைவரிசை,> 60 ஜிகாஹெர்ட்ஸ்; இருண்ட மின்னோட்டம், -1 V சார்பில் <1 μA.

சிலிக்கான் அடிப்படையிலான ஆப்டோ எலக்ட்ரானிக்ஸ் தளங்களுடன் ஒருங்கிணைப்பு

ஒருங்கிணைப்புஅதிவேக ஒளிச்சேர்க்கையாளர்கள்சிலிக்கான் அடிப்படையிலான ஆப்டோ எலக்ட்ரானிக்ஸ் தளங்களுடன் மேம்பட்ட ஆப்டிகல் டிரான்ஸ்ஸீவர்கள் மற்றும் ஒன்றோடொன்று இணைப்புகளை செயல்படுத்துகிறது. இரண்டு முக்கிய ஒருங்கிணைப்பு முறைகள் பின்வருமாறு: முன்-இறுதி ஒருங்கிணைப்பு (FEOL), அங்கு ஃபோட்டோடெக்டர் மற்றும் டிரான்சிஸ்டர் ஒரே நேரத்தில் ஒரு சிலிக்கான் அடி மூலக்கூறில் உற்பத்தி செய்யப்படுகின்றன, இது அதிக வெப்பநிலை செயலாக்கத்தை அனுமதிக்கிறது, ஆனால் சிப் பகுதியை எடுத்துக்கொள்கிறது. பின்-இறுதி ஒருங்கிணைப்பு (BEOL). CMO களில் தலையிடுவதைத் தவிர்ப்பதற்காக மெட்டலின் மேல் ஒளிமின்னழுத்திகள் தயாரிக்கப்படுகின்றன, ஆனால் அவை குறைந்த செயலாக்க வெப்பநிலைக்கு மட்டுப்படுத்தப்படுகின்றன.

படம் 2: அதிவேக GE/SI ஃபோட்டோடெக்டரின் பதிலளிப்பு மற்றும் அலைவரிசை

தரவு மைய பயன்பாடு

அடுத்த தலைமுறை தரவு மைய இணைப்பில் அதிவேக ஃபோட்டோடெக்டர்கள் ஒரு முக்கிய அங்கமாகும். முக்கிய பயன்பாடுகள் பின்வருமாறு: ஆப்டிகல் டிரான்ஸ்ஸீவர்கள்: 100 கிராம், 400 ஜி மற்றும் அதிக விகிதங்கள், பிஏஎம் -4 பண்பேற்றத்தைப் பயன்படுத்துகின்றன; Aஉயர் அலைவரிசை ஃபோட்டோடெக்டர்(> 50 ஜிகாஹெர்ட்ஸ்) தேவை.

சிலிக்கான் அடிப்படையிலான ஆப்டோ எலக்ட்ரானிக் ஒருங்கிணைந்த சுற்று: மாடுலேட்டர் மற்றும் பிற கூறுகளுடன் டிடெக்டரின் மோனோலிதிக் ஒருங்கிணைப்பு; ஒரு சிறிய, உயர் செயல்திறன் ஆப்டிகல் எஞ்சின்.

விநியோகிக்கப்பட்ட கட்டமைப்பு: விநியோகிக்கப்பட்ட கம்ப்யூட்டிங், சேமிப்பு மற்றும் சேமிப்பகத்திற்கு இடையில் ஒளியியல் ஒன்றோடொன்று; ஆற்றல்-திறமையான, உயர்-அலைவரிசை ஒளிமின்னழுத்திகளுக்கான தேவையை உந்துதல்.

எதிர்கால அவுட்லுக்

ஒருங்கிணைந்த ஆப்டோ எலக்ட்ரானிக் அதிவேக ஒளிச்சேர்க்கையாளர்களின் எதிர்காலம் பின்வரும் போக்குகளைக் காண்பிக்கும்:

அதிக தரவு விகிதங்கள்: 800 ஜி மற்றும் 1.6 டி டிரான்ஸ்ஸீவர்களின் வளர்ச்சியை இயக்குதல்; 100 ஜிகாஹெர்ட்ஸை விட அதிகமான அலைவரிசை கொண்ட ஃபோட்டோடெக்டர்கள் தேவை.

மேம்படுத்தப்பட்ட ஒருங்கிணைப்பு: III-V பொருள் மற்றும் சிலிக்கானின் ஒற்றை சிப் ஒருங்கிணைப்பு; மேம்பட்ட 3D ஒருங்கிணைப்பு தொழில்நுட்பம்.

புதிய பொருட்கள்: அல்ட்ராஃபாஸ்ட் ஒளி கண்டறிதலுக்கான இரு பரிமாணப் பொருட்களை (கிராபென் போன்றவை) ஆராய்தல்; நீட்டிக்கப்பட்ட அலைநீள கவரேஜுக்கு புதிய குழு IV அலாய்.

வளர்ந்து வரும் பயன்பாடுகள்: லிடார் மற்றும் பிற உணர்திறன் பயன்பாடுகள் APD இன் வளர்ச்சியை உந்துகின்றன; அதிக நேரியல் ஒளிச்சேர்க்கையாளர்கள் தேவைப்படும் மைக்ரோவேவ் ஃபோட்டான் பயன்பாடுகள்.

அதிவேக ஒளிச்சேர்க்கையாளர்கள், குறிப்பாக GE அல்லது SI ஃபோட்டோடெடெக்டர்கள், சிலிக்கான் அடிப்படையிலான ஆப்டோ எலக்ட்ரானிக்ஸ் மற்றும் அடுத்த தலைமுறை ஆப்டிகல் தகவல்தொடர்புகளின் முக்கிய இயக்கி மாறிவிட்டன. எதிர்கால தரவு மையங்கள் மற்றும் தொலைத்தொடர்பு நெட்வொர்க்குகளின் வளர்ந்து வரும் அலைவரிசை கோரிக்கைகளை பூர்த்தி செய்ய பொருட்கள், சாதன வடிவமைப்பு மற்றும் ஒருங்கிணைப்பு தொழில்நுட்பங்களில் தொடர்ச்சியான முன்னேற்றங்கள் முக்கியம். புலம் தொடர்ந்து உருவாகி வருவதால், அதிக அலைவரிசை, குறைந்த சத்தம் மற்றும் மின்னணு மற்றும் ஃபோட்டானிக் சுற்றுகளுடன் தடையற்ற ஒருங்கிணைப்பு ஆகியவற்றைக் கொண்ட ஃபோட்டோடெக்டர்களைக் காணலாம்.