நாம் ஏன் ஜெர்மானியத்தை (Ge) ஒரு ஒளி உணரியாகப் பயன்படுத்த வேண்டும்?

நாம் ஏன் Ge-ஐ ஒருஒளி உணரி
1. அடிப்படை நிலைப்படுத்தல்: ஜெர்மானியத்தை (Ge) ஒரு ஒளி உணரியாகப் பயன்படுத்துவது ஏன் அவசியம்?
சிலிக்கான் ஒளியியல் இணைப்புகளில், ஒளி உணரிகள் என்பவை ஒளியியல் சமிக்ஞைகளை மீண்டும் மின் சமிக்ஞைகளாக மாற்றும் "மொழிபெயர்ப்பாளர்கள்" ஆகும். இருப்பினும், சிலிக்கானுக்கே 1.12 eV பட்டை இடைவெளி இருப்பதாலும், அது 1310/1550 nm தகவல் தொடர்புப் பட்டைகளுக்கு ஏறக்குறைய ஒளிபுகும் தன்மை கொண்டிருப்பதாலும், ஜெர்மானியத்தை (Ge) மட்டுமே இதில் அறிமுகப்படுத்த முடியும்.
ஜெர்மானியம் (Ge) 0.8 eV நேரடிப் பட்டை இடைவெளியைக் கொண்டுள்ளது, இது தகவல் தொடர்பு O/C பட்டையை உள்ளடக்கியது, ஆனால் சிலிக்கானுடன் 4.2% படிகக்கூடு பொருந்தாமையைக் கொண்டுள்ளது. நேரடி வளர்ச்சிக்கான இடப்பெயர்வு அடர்த்தி 4 × 10⁸ cm⁻² வரை அதிகமாக உள்ளது, மேலும் இருள் மின்னோட்டம் முற்றிலும் கிடைக்காது; அதே நேரத்தில், ஜெர்மானியம் ஒரு மறைமுகப் பட்டை இடைவெளியைக் கொண்டுள்ளது, மேலும் அதன் உட்கிரகிப்பு குணகம் இயல்பாகவே InGaAs-ஐ விட ஒரு வரிசை அளவு குறைவாக உள்ளது, இது ஒரு இயல்பான பலவீனமாகும்.
2. முக்கிய திருப்புமுனை: அலைவழி ஒருங்கிணைப்பு செயல்திறன் முட்டுக்கட்டையை உடைக்கிறது.
பாரம்பரிய செங்குத்து படுகை ஒளி உணரிகளின் “உறிஞ்சல் நீளம்=கேரியர் சேகரிப்பு பாதை” என்பது ஒரு “பதிலளிப்பு அலைவரிசை” ஏற்ற இறக்கத்தைக் கொண்டுள்ளது, அதன் மேல் வரம்பு வெறும் 7GHz மட்டுமே;
தற்போது, ​​பிரதான சாதனப் பயன்பாட்டு வழிகள் மூன்று பிரிவுகளாகப் பிரிக்கப்பட்டுள்ளன:
செங்குத்து முள்: இந்த செயல்முறை, தொழில்துறையில் மிகவும் எளிமையான மற்றும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் ஒன்றாகும். இது பூஜ்ஜிய சார்புநிலையில் 40Gb/s வேகத்தையும், >60GHz அலைவரிசை அகலத்தையும் அடைகிறது;
MSM உலோக குறைக்கடத்தி: உயர்-வெப்பநிலை டோப்பிங் தேவையில்லை, பேக்கெண்டில் ஒருங்கிணைக்கப்படலாம், அதிக டார்க் கரண்ட் மற்றும் 40GHz-க்கு மேற்பட்ட அலைவரிசையைக் கொண்டுள்ளது;
உயர் ரக வகைகள்:பயணிக்கும் அலை ஒளி உணர்விகள்உயர் அலைவரிசை மற்றும் உயர் செறிவூட்டல் ஒளி மின்னோட்டத்தைச் சமநிலைப்படுத்தும் நுண்ணலை ஃபோட்டான் இணைப்புகளுக்காக, (TWPD) மற்றும் ஒற்றை வரி கேரியர் ஒளி உணர்விகள் (UTC) பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
3. மூலப்பொருட்களும் கைவினைத்திறனும்: 'குறைகளை' நன்மைகளாக மாற்றுதல்
கட்டமைப்புப் பொருத்தமின்மை மற்றும் செயல்திறன் குறைபாடுகளுக்குப் பதிலளிக்கும் வகையில், தொழில்துறை முதிர்ந்த தீர்வுகளை உருவாக்கியுள்ளது:
இரு படிநிலை எபிடாக்ஸி முறை: முதலில், 30-50 நானோமீட்டர் தடிமன் கொண்ட குறைந்த வெப்பநிலை இடையடுக்கு வளர்க்கப்படுகிறது, பின்னர் வெப்பநிலை இலக்கு தடிமனை அடையும் வகையில் அதிகரிக்கப்பட்டு, இடப்பெயர்ச்சி அடர்த்தி ~10⁷ செ.மீ⁻² ஆகக் குறைக்கப்படுகிறது;
திரிபுப் பொறியியல்: Ge மற்றும் Si-க்கு இடையேயான வெப்ப விரிவாக்கக் குணகங்களில் உள்ள வேறுபாடு, Ge படலத்தில் 0.2% இருஅச்சு இழுவிசைத் திரிபை ஏற்படுத்தும். இதன் விளைவாக, பட்டை இடைவெளி 0.8 eV-இலிருந்து 0.77 eV-ஆக நேரடியாகக் குறைவதோடு, உட்கவர் விளிம்பு 1.55 μm-இலிருந்து 1.61 μm-ஆக விரிவடைந்து, முழு C+L பட்டையையும் உள்ளடக்கும். மேலும், L பட்டையில் உள்ள உட்கவர் குணகம் InGaAs-இன் குணகத்திற்கு இணையாகவும் அமையும்.
CMOS ஒருங்கிணைப்பு: இது இன்னும் ஆய்வு நிலையில் உள்ளது. முன்முனை ஒருங்கிணைப்பு (FEOL) 750 ℃-க்கு மேற்பட்ட உயர் வெப்பநிலையைத் தாங்க வேண்டும், அதேசமயம் பின்முனை ஒருங்கிணைப்பு (BEOL) வெப்பநிலைக்கு உகந்ததாக இருந்தாலும், படிக அடிமூலங்கள் இல்லாமல் இருப்பதால், இன்னும் ஒரு ஒருங்கிணைந்த முதிர்ந்த தீர்வு உருவாகவில்லை. தற்போது, ​​இந்தத் துறை பொதுவாக “90% ஒற்றைச் சில்லு + வெளிப்புறம்” என்ற கலப்பு வழியைப் பின்பற்றுகிறது.லேசர்.