சிலிக்கான் ஃபோட்டானிக்ஸ் செயலில் உள்ள உறுப்பு

சிலிக்கான் ஃபோட்டானிக்ஸ் செயலில் உள்ள உறுப்பு

ஒளிமின்னியல் செயலுறு கூறுகள் என்பது குறிப்பாக ஒளிக்கும் பொருளுக்கும் இடையே திட்டமிட்டு வடிவமைக்கப்பட்ட இயங்கு இடைவினைகளைக் குறிக்கின்றன. ஒளிமின்னியலின் ஒரு பொதுவான செயலுறு கூறு ஒளியியல் பண்பேற்றி ஆகும். தற்போதுள்ள அனைத்து சிலிக்கான் அடிப்படையிலானஒளியியல் மாடுலேட்டர்கள்பிளாஸ்மா இலவச கேரியர் விளைவை அடிப்படையாகக் கொண்டவை. ஒரு சிலிக்கான் பொருளில் உள்ள இலவச எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் துளைகளின் எண்ணிக்கையை டோப்பிங், மின்சார அல்லது ஒளியியல் முறைகள் மூலம் மாற்றுவது அதன் சிக்கலான ஒளிவிலகல் குறியீட்டை மாற்றும், இந்த செயல்முறை 1550 நானோமீட்டர் அலைநீளத்தில் சோரெஃப் மற்றும் பென்னட்டின் தரவைப் பொருத்துவதன் மூலம் பெறப்பட்ட சமன்பாடுகள் (1,2) இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. எலக்ட்ரான்களுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​துளைகள் உண்மையான மற்றும் கற்பனை ஒளிவிலகல் குறியீடு மாற்றங்களின் ஒரு பெரிய விகிதத்தை ஏற்படுத்துகின்றன, அதாவது, கொடுக்கப்பட்ட இழப்பு மாற்றத்திற்கு அவை ஒரு பெரிய கட்ட மாற்றத்தை உருவாக்க முடியும், எனவேமாக்-செண்டர் மாடுலேட்டர்கள்மற்றும் ரிங் மாடுலேட்டர்களில், துளைகளை உருவாக்குவது பொதுவாக விரும்பப்படுகிறது.கட்ட மாடுலேட்டர்கள்.

பல்வேறுசிலிக்கான் (Si) மாடுலேட்டர்வகைகள் படம் 10A-இல் காட்டப்பட்டுள்ளன. ஒரு கேரியர் இன்ஜெக்ஷன் மாடுலேட்டரில், ஒளியானது மிகவும் அகலமான ஒரு பின் சந்திக்குள் உள்ளார்ந்த சிலிக்கானில் அமைந்துள்ளது, மேலும் எலக்ட்ரான்களும் ஹோல்களும் உட்செலுத்தப்படுகின்றன. இருப்பினும், உட்செலுத்தப்பட்ட பிறகு கட்டற்ற எலக்ட்ரான்களும் ஹோல்களும் மீண்டும் இணைவதற்கு அதிக நேரம் எடுப்பதால், இத்தகைய மாடுலேட்டர்கள் பொதுவாக 500 MHz அலைவரிசையுடன் மெதுவாகச் செயல்படுகின்றன. எனவே, இந்த அமைப்பு ஒரு மாடுலேட்டராகப் பயன்படுத்தப்படாமல், பெரும்பாலும் ஒரு மாறும் ஒளியியல் தணிப்பானாக (VOA) பயன்படுத்தப்படுகிறது. ஒரு கேரியர் டிப்ளீஷன் மாடுலேட்டரில், ஒளியின் பகுதி ஒரு குறுகிய பின் சந்தியில் அமைந்துள்ளது, மேலும் செலுத்தப்பட்ட மின்புலத்தால் பின் சந்தியின் டிப்ளீஷன் அகலம் மாற்றப்படுகிறது. இந்த மாடுலேட்டர் 50Gb/s-க்கும் அதிகமான வேகத்தில் செயல்பட முடியும், ஆனால் அதிக பின்னணி செருகல் இழப்பைக் கொண்டுள்ளது. இதன் வழக்கமான vpil 2 V-cm ஆகும். ஒரு மெட்டல் ஆக்சைடு செமிகண்டக்டர் (MOS) (உண்மையில் செமிகண்டக்டர்-ஆக்சைடு-செமிகண்டக்டர்) மாடுலேட்டர், ஒரு பின் சந்தியில் ஒரு மெல்லிய ஆக்சைடு அடுக்கைக் கொண்டுள்ளது. இது கேரியர் குவிப்பு மற்றும் கேரியர் குறைப்பு இரண்டையும் அனுமதித்து, சுமார் 0.2 V-cm என்ற சிறிய VπL-ஐ சாத்தியமாக்குகிறது, ஆனால் அதிக ஒளியியல் இழப்புகள் மற்றும் ஓரலகு நீளத்திற்கு அதிக மின்தேக்கம் போன்ற குறைபாடுகளைக் கொண்டுள்ளது. மேலும், SiGe (சிலிக்கான் ஜெர்மானியம் கலப்புலோகம்) பட்டை விளிம்பு இயக்கத்தை அடிப்படையாகக் கொண்ட SiGe மின் உறிஞ்சுதல் பண்பேற்றிகள் உள்ளன. அதுமட்டுமின்றி, உறிஞ்சும் உலோகங்களுக்கும் ஒளிபுகும் மின்காப்புகளுக்கும் இடையில் மாறுவதற்கு கிராஃபீனைச் சார்ந்திருக்கும் கிராஃபீன் பண்பேற்றிகளும் உள்ளன. அதிவேக, குறைந்த இழப்பு ஒளியியல் சமிக்ஞை பண்பேற்றத்தை அடைவதற்கு வெவ்வேறு வழிமுறைகளின் பயன்பாடுகளின் பன்முகத்தன்மையை இவை நிரூபிக்கின்றன.

படம் 10: (A) பல்வேறு சிலிக்கான் அடிப்படையிலான ஒளியியல் பண்பேற்றி வடிவமைப்புகளின் குறுக்குவெட்டு வரைபடம் மற்றும் (B) ஒளியியல் கண்டறிவான் வடிவமைப்புகளின் குறுக்குவெட்டு வரைபடம்.

படம் 10B-இல் பல சிலிக்கான் அடிப்படையிலான ஒளி உணர்விகள் காட்டப்பட்டுள்ளன. உறிஞ்சும் பொருள் ஜெர்மானியம் (Ge) ஆகும். Ge ஆனது சுமார் 1.6 மைக்ரான் வரையிலான அலைநீளங்களில் ஒளியை உறிஞ்சும் திறன் கொண்டது. இடதுபுறத்தில் இன்று வணிகரீதியாக மிகவும் வெற்றிகரமான பின் அமைப்பு காட்டப்பட்டுள்ளது. இது P-வகை கலப்பு செய்யப்பட்ட சிலிக்கானால் ஆனது, அதன் மீது Ge வளர்க்கப்படுகிறது. Ge மற்றும் Si-க்கு இடையே 4% படிகக்கூடு பொருத்தமின்மை உள்ளது, மேலும் இடப்பெயர்ச்சியைக் குறைப்பதற்காக, முதலில் SiGe-இன் ஒரு மெல்லிய அடுக்கு இடையடுக்கு அடுக்காக வளர்க்கப்படுகிறது. Ge அடுக்கின் மேல் N-வகை கலப்பு செய்யப்படுகிறது. நடுவில் ஒரு உலோகம்-குறைக்கடத்தி-உலோகம் (MSM) ஒளி இருமுனையம் காட்டப்பட்டுள்ளது, மற்றும் ஒரு APD (பனிச்சரிவு ஒளி உணரிவலதுபுறத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளது. APD-யில் உள்ள பனிச்சரிவுப் பகுதி Si-இல் அமைந்துள்ளது, இது குழு III-V தனிமப் பொருட்களில் உள்ள பனிச்சரிவுப் பகுதியுடன் ஒப்பிடும்போது குறைந்த இரைச்சல் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது.

தற்போது, ​​சிலிக்கான் ஃபோட்டானிக்ஸுடன் ஒளியியல் பெருக்கத்தை ஒருங்கிணைப்பதில் தெளிவான நன்மைகளைக் கொண்ட தீர்வுகள் எதுவும் இல்லை. படம் 11, ஒருங்கிணைப்பு நிலையின்படி ஒழுங்கமைக்கப்பட்ட பல சாத்தியமான விருப்பங்களைக் காட்டுகிறது. இடதுபுறத்தில், ஒளியியல் பெருக்கப் பொருளாக எபிடாக்ஸியலாக வளர்க்கப்பட்ட ஜெர்மானியம் (Ge), எர்பியம் கலக்கப்பட்ட (Er) கண்ணாடி அலைவழிகள் (Al2O3 போன்றவை, இதற்கு ஒளியியல் பம்பிங் தேவைப்படுகிறது), மற்றும் எபிடாக்ஸியலாக வளர்க்கப்பட்ட காலியம் ஆர்சனைடு (GaAs) குவாண்டம் புள்ளிகள் ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்தும் ஒற்றைக்கல் ஒருங்கிணைப்புகள் உள்ளன. அடுத்த நெடுவரிசை, III-V குழு பெருக்கப் பகுதியில் ஆக்சைடு மற்றும் கரிமப் பிணைப்பை உள்ளடக்கிய, வேஃபரிலிருந்து வேஃபர் ஒருங்கிணைப்பு ஆகும். அடுத்த நெடுவரிசை, சில்லு-வேஃபர் ஒருங்கிணைப்பு ஆகும், இதில் III-V குழு சில்லு சிலிக்கான் வேஃபரின் குழிக்குள் பதிக்கப்பட்டு, பின்னர் அலைவழி அமைப்பு இயந்திரத்தால் செதுக்கப்படுகிறது. இந்த முதல் மூன்று நெடுவரிசை அணுகுமுறையின் நன்மை என்னவென்றால், சாதனத்தை வெட்டுவதற்கு முன்பு வேஃபருக்குள் முழுமையாகச் செயல்பாட்டுச் சோதனை செய்ய முடியும். வலதுபுறத்தில் உள்ள நெடுவரிசையானது, சிலிக்கான் சில்லுகளை III-V குழு சில்லுகளுடன் நேரடியாக இணைப்பது, அத்துடன் லென்ஸ் மற்றும் கிரேட்டிங் கப்ளர்கள் வழியாக இணைப்பது உள்ளிட்ட சில்லு-க்கு-சில்லு அசெம்பிளியைக் குறிக்கிறது. வணிகப் பயன்பாடுகளை நோக்கிய போக்கு, வரைபடத்தின் வலது பக்கத்திலிருந்து இடது பக்கத்திற்கு, மேலும் ஒருங்கிணைந்த மற்றும் ஒன்றுபட்ட தீர்வுகளை நோக்கி நகர்கிறது.

படம் 11: சிலிக்கான் அடிப்படையிலான ஃபோட்டானிக்ஸில் ஒளிப் பெருக்கம் எவ்வாறு ஒருங்கிணைக்கப்படுகிறது. இடமிருந்து வலமாக நகரும்போது, ​​உற்பத்திச் செருகல் புள்ளி செயல்முறையில் படிப்படியாகப் பின்னோக்கி நகர்கிறது.