كرېمنىي ئاساسلىق ئوپتوئېلېكترون ئۈسكۈنىلىرى ئۈچۈن، كرېمنىي فوتودېتېكتورلىرى (Si فوتودېتېكتورى)

كرېمنىي ئاساسلىق ئوپتوئېلېكترون ئۈسكۈنىلىرى ئۈچۈن، كرېمنىي فوتودېتېكتورلىرى

Photodetectorsنۇر سىگنالىنى ئېلېكتر سىگنالىغا ئايلاندۇرۇش، سانلىق مەلۇمات يەتكۈزۈش سۈرئىتىنىڭ داۋاملىق ياخشىلىنىشىغا ئەگىشىپ، كرېمنىي ئاساسلىق ئوپتوئېلېكترون سۇپىلىرى بىلەن بىرلەشتۈرۈلگەن يۇقىرى سۈرئەتلىك فوتوئېلېكترونلۇق دېتېكتورلار كېيىنكى ئەۋلاد سانلىق مەلۇمات مەركەزلىرى ۋە تېلېگراف تورلىرىنىڭ ئاچقۇچلۇق قىسمىغا ئايلاندى. بۇ ماقالىدە كرېمنىي ئاساسلىق گېرمانىي (Ge ياكى Si فوتوئېلېكترونلۇق دېتېكتور) غا ئەھمىيەت بېرىپ، ئىلغار يۇقىرى سۈرئەتلىك فوتوئېلېكترونلۇق دېتېكتورلارغا ئومۇمىي نەزەر بېرىلىدۇ.كرېمنىي فوتودېتېكتورلىرىبىر گەۋدىلەشكەن ئوپتوئېلېكترون تېخنىكىسى ئۈچۈن.

گېرمانىي كرېمنىي سۇپىلىرىدا يېقىن ئىنفىرا قىزىل نۇرنى بايقاش ئۈچۈن جەلپ قىلارلىق ماتېرىيال بولۇپ، چۈنكى ئۇ CMOS جەريانلىرىغا ماس كېلىدۇ ھەمدە تېلېگراف دولقۇن ئۇزۇنلۇقىدا ئىنتايىن كۈچلۈك سۈمۈرۈلۈش كۈچىگە ئىگە. ئەڭ كۆپ ئۇچرايدىغان Ge/Si فوتوئېلېكترون قۇرۇلمىسى پىن دىئود بولۇپ، ئۇنىڭدا ئىچكى گېرمانىي P تىپلىق ۋە N تىپلىق رايونلارنىڭ ئارىسىغا قىسىلىپ قالىدۇ.

ئۈسكۈنە قۇرۇلمىسى 1-رەسىمدە ئادەتتىكى تىك مىخ Ge ياكى كۆرسىتىلگەن.Si فوتودېتېكتورىقۇرۇلما:

ئاساسلىق ئالاھىدىلىكلىرى: كرېمنىي ئاساسىغا ئۆستۈرۈلگەن گېرمانىي سۈمۈرۈش قەۋىتى؛ زەرەت توشۇغۇچىلارنىڭ p ۋە n ئالاقىلىرىنى يىغىشقا ئىشلىتىلىدۇ؛ نۇرنى ئۈنۈملۈك سۈمۈرۈش ئۈچۈن دولقۇن يولى ئۇلىنىشى.

ئېپىتاكسىيەلىك ئۆسۈش: ئىككى ماتېرىيالنىڭ توردا %4.2 ماس كەلمەسلىكى سەۋەبىدىن، كرېمنىي ئۈستىدە يۇقىرى سۈپەتلىك گېرمانىي ئۆستۈرۈش قىيىن. ئادەتتە ئىككى باسقۇچلۇق ئۆسۈش جەريانى ئىشلىتىلىدۇ: تۆۋەن تېمپېراتۇرا (300-400 سېلسىيە گرادۇس) بۇففېر قەۋىتىنىڭ ئۆسۈشى ۋە يۇقىرى تېمپېراتۇرا (600 سېلسىيە گرادۇستىن يۇقىرى) گېرمانىينىڭ چۆكمىسى. بۇ ئۇسۇل توردا ماس كەلمەسلىك سەۋەبىدىن كېلىپ چىققان يىپ چىقىشنى كونترول قىلىشقا ياردەم بېرىدۇ. 800-900 سېلسىيە گرادۇستا ئۆسۈشتىن كېيىنكى قىزىتىش يىپ چىقىش زىچلىقىنى تەخمىنەن 10^7 cm^-2 گىچە تۆۋەنلىتىدۇ. ئىقتىدار ئالاھىدىلىكلىرى: ئەڭ ئىلغار Ge/Si PIN فوتوئېلېكترونلۇق دېتېكتور تۆۋەندىكىلەرنى ئەمەلگە ئاشۇرالايدۇ: ئىنكاس قايتۇرۇش، 1550 nm دا > 0.8A /W؛ ئۆتكۈزۈش كەڭلىكى، >60 GHz؛ قاراڭغۇ توك، -1 V يانتۇلۇقتا <1 μA.

كرېمنىي ئاساسلىق ئوپتوئېلېكترون پىلاتفورمىلىرى بىلەن بىرلەشتۈرۈش

بىرلەشتۈرۈشيۇقىرى سۈرئەتلىك فوتودېتېكتورلاركرېمنىي ئاساسلىق ئوپتوئېلېكترونلۇق سۇپىلار ئىلغار ئوپتىكىلىق قوبۇللىغۇچ ۋە ئۆز-ئارا باغلىنىشنى ئىشقا ئاشۇرىدۇ. ئىككى ئاساسلىق بىرلەشتۈرۈش ئۇسۇلى تۆۋەندىكىچە: ئالدى تەرەپ بىرلەشتۈرۈش (FEOL)، بۇ يەردە فوتوئېلېكترونلۇق دېتېكتور ۋە ترانزىستور بىرلا ۋاقىتتا كرېمنىي ئاساسى ئۈستىدە ئىشلەپچىقىرىلىدۇ، بۇ يۇقىرى تېمپېراتۇرىدا بىر تەرەپ قىلىشقا يول قويىدۇ، ئەمما چىپ رايونىنى ئىگىلەيدۇ. ئارقا تەرەپ بىرلەشتۈرۈش (BEOL). فوتوئېلېكترونلۇق دېتېكتورلار CMOS بىلەن توسقۇنلۇق قىلىشتىن ساقلىنىش ئۈچۈن مېتالنىڭ ئۈستىگە ئىشلەپچىقىرىلىدۇ، ئەمما تۆۋەن بىر تەرەپ قىلىش تېمپېراتۇرىسى بىلەنلا چەكلىنىدۇ.

2-رەسىم: يۇقىرى سۈرئەتلىك Ge/Si فوتوئېلېكتراتسىيە ئۈسكۈنىسىنىڭ ئىنكاس قايتۇرۇشچانلىقى ۋە ئۆتكۈزۈش كەڭلىكى

سانلىق مەلۇمات مەركىزى قوللىنىشچان پروگراممىسى

يۇقىرى سۈرئەتلىك فوتوئېلېكترلار كېيىنكى ئەۋلاد سانلىق مەلۇمات مەركىزىنىڭ ئۆزئارا ئۇلىنىشىدىكى مۇھىم تەركىب. ئاساسلىق قوللىنىشچان پروگراممىلار تۆۋەندىكىلەرنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ: PAM-4 مودۇلياتسىيەسىنى ئىشلىتىدىغان 100G، 400G ۋە ئۇنىڭدىن يۇقىرى سۈرئەتلىك ئوپتىكىلىق قوبۇللىغۇچلار؛ Aيۇقىرى بەلباغلىق فوتودېتېكتور(>50 GHz) تەلەپ قىلىنىدۇ.

كرېمنىي ئاساسلىق ئوپتوئېلېكترونلۇق بىرلەشتۈرۈلگەن توك يولى: دېتېكتورنىڭ مودۇلياتور ۋە باشقا زاپچاسلار بىلەن بىر گەۋدىلىشىشى؛ ئىخچام، يۇقىرى ئىقتىدارلىق ئوپتىكىلىق ماتور.

تارقاقلاشتۇرۇلغان ئارخىتېكتۇرا: تارقاقلاشتۇرۇلغان ھېسابلاش، ساقلاش ۋە ساقلاش ئوتتۇرىسىدىكى ئوپتىكىلىق باغلىنىش؛ ئېنېرگىيە تېجەيدىغان، يۇقىرى سۈرئەتلىك فوتوئېلېكترونلارغا بولغان ئېھتىياجنى ئاشۇرۇش.

كەلگۈسىگە نەزەر

كەلگۈسىدىكى ئوپتوئېلېكترونلۇق يۇقىرى سۈرئەتلىك فوتودېتېكتورلارنىڭ تەرەققىياتى تۆۋەندىكىدەك يۈزلىنىشلەرنى كۆرسىتىدۇ:

يۇقىرى سانلىق مەلۇمات سۈرئىتى: 800G ۋە 1.6T قوبۇللىغۇچلارنىڭ تەرەققىياتىنى ئىلگىرى سۈرۈش؛ 100 GHz دىن يۇقىرى بەلباغ كەڭلىكىگە ئىگە فوتودېتېكتورلار تەلەپ قىلىنىدۇ.

ياخشىلانغان بىرلەشتۈرۈش: III-V ماتېرىيالى ۋە كرېمنىينىڭ يەككە چىپ بىرلەشتۈرۈشى؛ ئىلغار 3D بىرلەشتۈرۈش تېخنىكىسى.

يېڭى ماتېرىياللار: ئۇلترا تېز نۇرنى بايقاش ئۈچۈن ئىككى ئۆلچەملىك ماتېرىياللارنى (مەسىلەن، گرافېن) تەكشۈرۈش؛ ئۇزارتىلغان دولقۇن ئۇزۇنلۇقىنى قاپلاش ئۈچۈن يېڭى IV گۇرۇپپا قېتىشمىسى.

يېڭىدىن بارلىققا كېلىۋاتقان قوللىنىشچان پروگراممىلار: LiDAR ۋە باشقا سېزىش قوللىنىشچان پروگراممىلىرى APD نىڭ تەرەققىياتىنى ئىلگىرى سۈرۈۋاتىدۇ؛ مىكرو دولقۇنلۇق فوتون قوللىنىشچان پروگراممىلىرى يۇقىرى سىزىقلىق فوتودېتېكتورلارنى تەلەپ قىلىدۇ.

يۇقىرى سۈرئەتلىك فوتوئېلېكترونلۇق دېتېكتورلار، بولۇپمۇ Ge ياكى Si فوتوئېلېكترونلۇق ئالاقىنىڭ ئاساسلىق ھەرىكەتلەندۈرگۈچ كۈچىگە ئايلاندى. ماتېرىياللار، ئۈسكۈنە لايىھىلەش ۋە بىرلەشتۈرۈش تېخنىكىلىرىدىكى داۋاملىق ئىلگىرىلەشلەر كەلگۈسىدىكى سانلىق مەلۇمات مەركەزلىرى ۋە تېلېگراف تورلىرىنىڭ ئېشىۋاتقان كەڭلىك تەلىپىنى قاندۇرۇش ئۈچۈن مۇھىم. بۇ ساھە داۋاملىق تەرەققىي قىلىۋاتقان بولغاچقا، يۇقىرى كەڭلىك، تۆۋەن شاۋقۇن ۋە ئېلېكترونلۇق ۋە فوتونلۇق توك يولى بىلەن ئۈزۈلمەس بىر گەۋدىلىشىش ئىقتىدارىغا ئىگە فوتوئېلېكترونلۇق دېتېكتورلارنى كۆرۈشنى ئۈمىد قىلىمىز.