සිලිකන් පාදක දෘෂ්ටි ඉලෙක්ට්‍රොනික විද්‍යාව සඳහා, සිලිකන් ප්‍රකාශ අනාවරක
ඡායාරූප අනාවරකආලෝක සංඥා විද්‍යුත් සංඥා බවට පරිවර්තනය කරන අතර, දත්ත හුවමාරු අනුපාත අඛණ්ඩව වැඩිදියුණු වන විට, සිලිකන් මත පදනම් වූ ඔප්ටෝ ඉලෙක්ට්‍රොනික් වේදිකා සමඟ ඒකාබද්ධ වූ අධිවේගී ප්‍රකාශ අනාවරක ඊළඟ පරම්පරාවේ දත්ත මධ්‍යස්ථාන සහ විදුලි සංදේශ ජාල සඳහා යතුර බවට පත්ව ඇත. මෙම ලිපිය සිලිකන් මත පදනම් වූ ජර්මනියම් (Ge හෝ Si ප්‍රකාශ අනාවරකය) කෙරෙහි අවධාරණය කරමින්, දියුණු අධිවේගී ප්‍රකාශ අනාවරක පිළිබඳ දළ විශ්ලේෂණයක් සපයනු ඇත.සිලිකන් ප්‍රභා අනාවරකඒකාබද්ධ දෘෂ්ටි ඉලෙක්ට්‍රොනික තාක්ෂණය සඳහා.
ජර්මේනියම් සිලිකන් වේදිකා මත අධෝරක්ත කිරණ හඳුනාගැනීම සඳහා ආකර්ශනීය ද්‍රව්‍යයක් වන්නේ එය CMOS ක්‍රියාවලීන් සමඟ අනුකූල වන අතර විදුලි සංදේශ තරංග ආයාමයන්හිදී අතිශයින් ප්‍රබල අවශෝෂණයක් ඇති බැවිනි. වඩාත් සුලභ Ge/Si ෆොටෝඩෙටෙක්ටර් ව්‍යුහය වන්නේ පින් ඩයෝඩය වන අතර එහි අභ්‍යන්තර ජර්මනියම් P-වර්ගය සහ N-වර්ගයේ කලාප අතර සැන්ඩ්විච් කර ඇත.
උපාංග ව්‍යුහය රූපය 1 සාමාන්‍ය සිරස් පින් එකක් පෙන්වයි Ge හෝSi ෆොටෝඩෙටෙක්ටරයව්‍යුහය:
ප්‍රධාන ලක්ෂණ අතරට: සිලිකන් උපස්ථරයක් මත වගා කරන ලද ජර්මනියම් අවශෝෂක ස්ථරය; ආරෝපණ වාහකවල p සහ n සම්බන්ධතා එකතු කිරීමට භාවිතා කරයි; කාර්යක්ෂම ආලෝක අවශෝෂණය සඳහා තරංග මාර්ගෝපදේශ සම්බන්ධ කිරීම.
එපිටැක්සියල් වර්ධනය: ද්‍රව්‍ය දෙක අතර 4.2% දැලිස් නොගැලපීම හේතුවෙන් සිලිකන් මත උසස් තත්ත්වයේ ජර්මනියම් වගා කිරීම අභියෝගාත්මක ය. සාමාන්‍යයෙන් පියවර දෙකක වර්ධන ක්‍රියාවලියක් භාවිතා වේ: අඩු උෂ්ණත්ව (300-400°C) බෆර් ස්ථර වර්ධනය සහ ඉහළ උෂ්ණත්වය (600°C ට වැඩි) ජර්මනියම් තැන්පත් වීම. මෙම ක්‍රමය දැලිස් නොගැලපීම් නිසා ඇතිවන නූල් විස්ථාපනය පාලනය කිරීමට උපකාරී වේ. 800-900°C දී පසු-වර්ධන ඇනීල් කිරීම නූල් විස්ථාපන ඝනත්වය 10^7 cm^-2 දක්වා තවදුරටත් අඩු කරයි. කාර්ය සාධන ලක්ෂණ: වඩාත්ම දියුණු Ge/Si PIN ෆොටෝඩෙටෙක්ටරයට ලබා ගත හැක්කේ: ප්‍රතිචාරාත්මක බව, > 1550 nm දී 0.8A /W; කලාප පළල,>60 GHz; අඳුරු ධාරාව, <1 μA දී -1 V නැඹුරුව.
සිලිකන් පාදක ඔප්ටෝ ඉලෙක්ට්‍රොනික් වේදිකා සමඟ ඒකාබද්ධ වීම
ඒකාබද්ධ කිරීමඅධිවේගී ප්‍රභා අනාවරකසිලිකන් මත පදනම් වූ ඔප්ටෝ ඉලෙක්ට්‍රොනික්ස් වේදිකා සමඟින් උසස් දෘශ්‍ය සම්ප්‍රේෂක සහ අන්තර් සම්බන්ධතා සක්‍රීය කරයි. ප්‍රධාන ඒකාබද්ධ කිරීමේ ක්‍රම දෙක පහත පරිදි වේ: ඉදිරිපස-අන්ත ඒකාබද්ධ කිරීම (FEOL), එහිදී ෆොටෝඩෙටෙක්ටරය සහ ට්‍රාන්සිස්ටරය එකවර සිලිකන් උපස්ථරයක් මත නිෂ්පාදනය කර ඇති අතර ඉහළ උෂ්ණත්ව සැකසුම් සඳහා ඉඩ සලසයි, නමුත් චිප් ප්‍රදේශය ලබා ගනී. පසුපස-අන්ත ඒකාබද්ධ කිරීම (BEOL). CMOS සමඟ ඇඟිලි ගැසීම් වළක්වා ගැනීම සඳහා ලෝහයට ඉහළින් ෆොටෝඩෙටෙක්ටර් නිෂ්පාදනය කරනු ලැබේ, නමුත් අඩු සැකසුම් උෂ්ණත්වයන්ට සීමා වේ.
රූපය 2: අධිවේගී Ge/Si ප්‍රකාශ අනාවරකයක ප්‍රතිචාරාත්මක බව සහ කලාප පළල
දත්ත මධ්‍යස්ථාන යෙදුම
අධිවේගී ෆොටෝඩෙටෙක්ටර් යනු ඊළඟ පරම්පරාවේ දත්ත මධ්‍යස්ථාන අන්තර් සම්බන්ධතාවයේ ප්‍රධාන අංගයකි. ප්‍රධාන යෙදුම් අතරට: දෘශ්‍ය සම්ප්‍රේෂක: PAM-4 මොඩියුලේෂන් භාවිතා කරමින් 100G, 400G සහ ඉහළ අනුපාත; Aඉහළ කලාප පළල ප්‍රභා අනාවරකය(>50 GHz) අවශ්‍ය වේ.
සිලිකන් මත පදනම් වූ දෘෂ්ටි ඉලෙක්ට්‍රොනික ඒකාබද්ධ පරිපථය: මොඩියුලේටරය සහ අනෙකුත් සංරචක සමඟ අනාවරකයේ ඒකලිතික ඒකාබද්ධ කිරීම; සංයුක්ත, ඉහළ කාර්යසාධනයක් සහිත දෘශ්‍ය එන්ජිමක්.
බෙදා හරින ලද ගෘහ නිර්මාණ ශිල්පය: බෙදා හරින ලද පරිගණකකරණය, ගබඩා කිරීම සහ ගබඩා කිරීම අතර දෘශ්‍ය අන්තර් සම්බන්ධතාවය; බලශක්ති කාර්යක්ෂම, ඉහළ කලාප පළල ඡායා අනාවරක සඳහා ඇති ඉල්ලුම වැඩි කිරීම.
අනාගත දැක්ම
ඒකාබද්ධ දෘෂ්ටි ඉලෙක්ට්‍රොනික අධිවේගී ප්‍රකාශ අනාවරකවල අනාගතය පහත ප්‍රවණතා පෙන්වනු ඇත:
ඉහළ දත්ත අනුපාත: 800G සහ 1.6T සම්ප්‍රේෂක සංවර්ධනය සඳහා නායකත්වය දීම; 100 GHz ට වැඩි කලාප පළලක් සහිත ෆොටෝඩෙටෙක්ටර් අවශ්‍ය වේ.
වැඩිදියුණු කළ ඒකාබද්ධ කිරීම: III-V ද්‍රව්‍ය සහ සිලිකන් තනි චිප ඒකාබද්ධ කිරීම; උසස් ත්‍රිමාණ ඒකාබද්ධ කිරීමේ තාක්ෂණය.
නව ද්‍රව්‍ය: අතිශය වේගවත් ආලෝකය අනාවරණය කිරීම සඳහා ද්විමාන ද්‍රව්‍ය (ග්‍රැෆීන් වැනි) ගවේෂණය කිරීම; දිගු තරංග ආයාම ආවරණය සඳහා නව කාණ්ඩ IV මිශ්‍ර ලෝහයක්.
නැගී එන යෙදුම්: LiDAR සහ අනෙකුත් සංවේදක යෙදුම් APD සංවර්ධනයට මග පාදයි; ඉහළ රේඛීය ෆොටෝඩෙටෙක්ටර් අවශ්‍ය වන මයික්‍රෝවේව් ෆෝටෝන යෙදුම්.
අධිවේගී ප්‍රකාශ අනාවරක, විශේෂයෙන් Ge හෝ Si ප්‍රකාශ අනාවරක, සිලිකන් මත පදනම් වූ දෘෂ්ටි ඉලෙක්ට්‍රොනික විද්‍යාවේ සහ ඊළඟ පරම්පරාවේ දෘශ්‍ය සන්නිවේදනයේ ප්‍රධාන ධාවකයක් බවට පත්ව ඇත. අනාගත දත්ත මධ්‍යස්ථාන සහ විදුලි සංදේශ ජාලවල වර්ධනය වන කලාප පළල ඉල්ලුම සපුරාලීම සඳහා ද්‍රව්‍ය, උපාංග නිර්මාණය සහ ඒකාබද්ධ කිරීමේ තාක්ෂණයන්හි අඛණ්ඩ දියුණුව වැදගත් වේ. ක්ෂේත්‍රය අඛණ්ඩව පරිණාමය වන විට, ඉහළ කලාප පළලක්, අඩු ශබ්දයක් සහ ඉලෙක්ට්‍රොනික සහ ෆෝටෝනික් පරිපථ සමඟ බාධාවකින් තොරව ඒකාබද්ධ වීම සහිත ප්‍රකාශ අනාවරක දැකීමට අපට අපේක්ෂා කළ හැකිය.
පළ කිරීමේ කාලය: ජනවාරි-20-2025