ਸਿਲੀਕਾਨ-ਅਧਾਰਿਤ ਆਪਟੋਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨਿਕਸ ਲਈ, ਸਿਲੀਕਾਨ ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ
ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰਰੌਸ਼ਨੀ ਦੇ ਸਿਗਨਲਾਂ ਨੂੰ ਇਲੈਕਟ੍ਰੀਕਲ ਸਿਗਨਲਾਂ ਵਿੱਚ ਬਦਲਦੇ ਹਨ, ਅਤੇ ਜਿਵੇਂ-ਜਿਵੇਂ ਡੇਟਾ ਟ੍ਰਾਂਸਫਰ ਦਰਾਂ ਵਿੱਚ ਸੁਧਾਰ ਹੁੰਦਾ ਰਹਿੰਦਾ ਹੈ, ਸਿਲੀਕਾਨ-ਅਧਾਰਤ ਆਪਟੋਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨਿਕਸ ਪਲੇਟਫਾਰਮਾਂ ਨਾਲ ਏਕੀਕ੍ਰਿਤ ਹਾਈ-ਸਪੀਡ ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ ਅਗਲੀ ਪੀੜ੍ਹੀ ਦੇ ਡੇਟਾ ਸੈਂਟਰਾਂ ਅਤੇ ਦੂਰਸੰਚਾਰ ਨੈੱਟਵਰਕਾਂ ਲਈ ਕੁੰਜੀ ਬਣ ਗਏ ਹਨ। ਇਹ ਲੇਖ ਸਿਲੀਕਾਨ ਅਧਾਰਤ ਜਰਮੇਨੀਅਮ (Ge ਜਾਂ Si ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ) 'ਤੇ ਜ਼ੋਰ ਦਿੰਦੇ ਹੋਏ, ਉੱਨਤ ਹਾਈ-ਸਪੀਡ ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰਾਂ ਦਾ ਸੰਖੇਪ ਜਾਣਕਾਰੀ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰੇਗਾ।ਸਿਲੀਕਾਨ ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰਏਕੀਕ੍ਰਿਤ ਆਪਟੋਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨਿਕਸ ਤਕਨਾਲੋਜੀ ਲਈ।
ਸਿਲੀਕਾਨ ਪਲੇਟਫਾਰਮਾਂ 'ਤੇ ਨੇੜੇ ਇਨਫਰਾਰੈੱਡ ਰੋਸ਼ਨੀ ਖੋਜ ਲਈ ਜਰਮੇਨੀਅਮ ਇੱਕ ਆਕਰਸ਼ਕ ਸਮੱਗਰੀ ਹੈ ਕਿਉਂਕਿ ਇਹ CMOS ਪ੍ਰਕਿਰਿਆਵਾਂ ਦੇ ਅਨੁਕੂਲ ਹੈ ਅਤੇ ਦੂਰਸੰਚਾਰ ਤਰੰਗ-ਲੰਬਾਈ 'ਤੇ ਬਹੁਤ ਮਜ਼ਬੂਤ ਸੋਖਣ ਹੈ। ਸਭ ਤੋਂ ਆਮ Ge/Si ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ ਬਣਤਰ ਪਿੰਨ ਡਾਇਓਡ ਹੈ, ਜਿਸ ਵਿੱਚ ਅੰਦਰੂਨੀ ਜਰਮੇਨੀਅਮ P-ਟਾਈਪ ਅਤੇ N-ਟਾਈਪ ਖੇਤਰਾਂ ਦੇ ਵਿਚਕਾਰ ਸੈਂਡਵਿਚ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।
ਡਿਵਾਈਸ ਬਣਤਰ ਚਿੱਤਰ 1 ਇੱਕ ਆਮ ਲੰਬਕਾਰੀ ਪਿੰਨ Ge ਜਾਂ ਦਿਖਾਉਂਦਾ ਹੈਸੀ ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰਬਣਤਰ:
ਮੁੱਖ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ ਵਿੱਚ ਸ਼ਾਮਲ ਹਨ: ਸਿਲੀਕਾਨ ਸਬਸਟਰੇਟ 'ਤੇ ਉਗਾਈ ਗਈ ਜਰਮੇਨੀਅਮ ਸੋਖਣ ਵਾਲੀ ਪਰਤ; ਚਾਰਜ ਕੈਰੀਅਰਾਂ ਦੇ p ਅਤੇ n ਸੰਪਰਕਾਂ ਨੂੰ ਇਕੱਠਾ ਕਰਨ ਲਈ ਵਰਤਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ; ਕੁਸ਼ਲ ਰੌਸ਼ਨੀ ਸੋਖਣ ਲਈ ਵੇਵਗਾਈਡ ਕਪਲਿੰਗ।
ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਵਾਧਾ: ਸਿਲੀਕਾਨ 'ਤੇ ਉੱਚ ਗੁਣਵੱਤਾ ਵਾਲੇ ਜਰਮੇਨੀਅਮ ਨੂੰ ਉਗਾਉਣਾ ਚੁਣੌਤੀਪੂਰਨ ਹੈ ਕਿਉਂਕਿ ਦੋਵਾਂ ਸਮੱਗਰੀਆਂ ਵਿਚਕਾਰ 4.2% ਜਾਲੀ ਬੇਮੇਲ ਹੈ। ਇੱਕ ਦੋ-ਪੜਾਵੀ ਵਿਕਾਸ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਆਮ ਤੌਰ 'ਤੇ ਵਰਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ: ਘੱਟ ਤਾਪਮਾਨ (300-400°C) ਬਫਰ ਪਰਤ ਦਾ ਵਾਧਾ ਅਤੇ ਉੱਚ ਤਾਪਮਾਨ (600°C ਤੋਂ ਉੱਪਰ) ਜਰਮੇਨੀਅਮ ਦਾ ਜਮ੍ਹਾ ਹੋਣਾ। ਇਹ ਵਿਧੀ ਜਾਲੀ ਬੇਮੇਲ ਕਾਰਨ ਹੋਣ ਵਾਲੇ ਥ੍ਰੈੱਡਿੰਗ ਡਿਸਲੋਕੇਸ਼ਨ ਨੂੰ ਕੰਟਰੋਲ ਕਰਨ ਵਿੱਚ ਮਦਦ ਕਰਦੀ ਹੈ। 800-900°C 'ਤੇ ਵਾਧੇ ਤੋਂ ਬਾਅਦ ਐਨੀਲਿੰਗ ਥ੍ਰੈੱਡਿੰਗ ਡਿਸਲੋਕੇਸ਼ਨ ਘਣਤਾ ਨੂੰ ਲਗਭਗ 10^7 cm^-2 ਤੱਕ ਘਟਾਉਂਦੀ ਹੈ। ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ: ਸਭ ਤੋਂ ਉੱਨਤ Ge/Si PIN ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰ ਸਕਦਾ ਹੈ: ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲਤਾ, 1550 nm 'ਤੇ > 0.8A /W; ਬੈਂਡਵਿਡਥ,>60 GHz; ਡਾਰਕ ਕਰੰਟ, -1 V ਪੱਖਪਾਤ 'ਤੇ <1 μA।
ਸਿਲੀਕਾਨ-ਅਧਾਰਿਤ ਆਪਟੋਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨਿਕਸ ਪਲੇਟਫਾਰਮਾਂ ਨਾਲ ਏਕੀਕਰਨ
ਦਾ ਏਕੀਕਰਨਹਾਈ-ਸਪੀਡ ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰਸਿਲੀਕਾਨ-ਅਧਾਰਤ ਆਪਟੋਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨਿਕਸ ਪਲੇਟਫਾਰਮਾਂ ਦੇ ਨਾਲ ਉੱਨਤ ਆਪਟੀਕਲ ਟ੍ਰਾਂਸਸੀਵਰਾਂ ਅਤੇ ਇੰਟਰਕਨੈਕਟਾਂ ਨੂੰ ਸਮਰੱਥ ਬਣਾਉਂਦਾ ਹੈ। ਦੋ ਮੁੱਖ ਏਕੀਕਰਣ ਵਿਧੀਆਂ ਇਸ ਪ੍ਰਕਾਰ ਹਨ: ਫਰੰਟ-ਐਂਡ ਏਕੀਕਰਣ (FEOL), ਜਿੱਥੇ ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ ਅਤੇ ਟਰਾਂਜ਼ਿਸਟਰ ਇੱਕੋ ਸਮੇਂ ਇੱਕ ਸਿਲੀਕਾਨ ਸਬਸਟਰੇਟ 'ਤੇ ਬਣਾਏ ਜਾਂਦੇ ਹਨ ਜੋ ਉੱਚ-ਤਾਪਮਾਨ ਪ੍ਰੋਸੈਸਿੰਗ ਦੀ ਆਗਿਆ ਦਿੰਦੇ ਹਨ, ਪਰ ਚਿੱਪ ਖੇਤਰ ਨੂੰ ਲੈਂਦੇ ਹਨ। ਬੈਕ-ਐਂਡ ਏਕੀਕਰਣ (BEOL)। CMOS ਨਾਲ ਦਖਲਅੰਦਾਜ਼ੀ ਤੋਂ ਬਚਣ ਲਈ ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ ਧਾਤ ਦੇ ਉੱਪਰ ਬਣਾਏ ਜਾਂਦੇ ਹਨ, ਪਰ ਘੱਟ ਪ੍ਰੋਸੈਸਿੰਗ ਤਾਪਮਾਨਾਂ ਤੱਕ ਸੀਮਿਤ ਹਨ।
ਚਿੱਤਰ 2: ਇੱਕ ਹਾਈ-ਸਪੀਡ Ge/Si ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ ਦੀ ਜਵਾਬਦੇਹੀ ਅਤੇ ਬੈਂਡਵਿਡਥ
ਡਾਟਾ ਸੈਂਟਰ ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨ
ਹਾਈ-ਸਪੀਡ ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ ਅਗਲੀ ਪੀੜ੍ਹੀ ਦੇ ਡੇਟਾ ਸੈਂਟਰ ਇੰਟਰਕਨੈਕਸ਼ਨ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਮੁੱਖ ਹਿੱਸਾ ਹਨ। ਮੁੱਖ ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨਾਂ ਵਿੱਚ ਸ਼ਾਮਲ ਹਨ: ਆਪਟੀਕਲ ਟ੍ਰਾਂਸਸੀਵਰ: 100G, 400G ਅਤੇ ਉੱਚ ਦਰਾਂ, PAM-4 ਮੋਡੂਲੇਸ਼ਨ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਦੇ ਹੋਏ; Aਹਾਈ ਬੈਂਡਵਿਡਥ ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ(>50 GHz) ਦੀ ਲੋੜ ਹੈ।
ਸਿਲੀਕਾਨ-ਅਧਾਰਤ ਆਪਟੋਇਲੈਕਟ੍ਰਾਨਿਕ ਏਕੀਕ੍ਰਿਤ ਸਰਕਟ: ਮੋਡੂਲੇਟਰ ਅਤੇ ਹੋਰ ਹਿੱਸਿਆਂ ਦੇ ਨਾਲ ਡਿਟੈਕਟਰ ਦਾ ਮੋਨੋਲਿਥਿਕ ਏਕੀਕਰਣ; ਇੱਕ ਸੰਖੇਪ, ਉੱਚ-ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ ਵਾਲਾ ਆਪਟੀਕਲ ਇੰਜਣ।
ਵੰਡਿਆ ਹੋਇਆ ਆਰਕੀਟੈਕਚਰ: ਵੰਡਿਆ ਹੋਇਆ ਕੰਪਿਊਟਿੰਗ, ਸਟੋਰੇਜ ਅਤੇ ਸਟੋਰੇਜ ਵਿਚਕਾਰ ਆਪਟੀਕਲ ਇੰਟਰਕਨੈਕਸ਼ਨ; ਊਰਜਾ-ਕੁਸ਼ਲ, ਉੱਚ-ਬੈਂਡਵਿਡਥ ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰਾਂ ਦੀ ਮੰਗ ਨੂੰ ਵਧਾਉਂਦਾ ਹੈ।
ਭਵਿੱਖ ਦਾ ਦ੍ਰਿਸ਼ਟੀਕੋਣ
ਏਕੀਕ੍ਰਿਤ ਆਪਟੋਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨਿਕ ਹਾਈ-ਸਪੀਡ ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰਾਂ ਦਾ ਭਵਿੱਖ ਹੇਠ ਲਿਖੇ ਰੁਝਾਨਾਂ ਨੂੰ ਦਰਸਾਏਗਾ:
ਉੱਚ ਡਾਟਾ ਦਰਾਂ: 800G ਅਤੇ 1.6T ਟ੍ਰਾਂਸਸੀਵਰਾਂ ਦੇ ਵਿਕਾਸ ਨੂੰ ਅੱਗੇ ਵਧਾਉਣਾ; 100 GHz ਤੋਂ ਵੱਧ ਬੈਂਡਵਿਡਥ ਵਾਲੇ ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰਾਂ ਦੀ ਲੋੜ ਹੁੰਦੀ ਹੈ।
ਸੁਧਰਿਆ ਹੋਇਆ ਏਕੀਕਰਨ: III-V ਸਮੱਗਰੀ ਅਤੇ ਸਿਲੀਕਾਨ ਦਾ ਸਿੰਗਲ ਚਿੱਪ ਏਕੀਕਰਨ; ਉੱਨਤ 3D ਏਕੀਕਰਨ ਤਕਨਾਲੋਜੀ।
ਨਵੀਂ ਸਮੱਗਰੀ: ਅਤਿ-ਤੇਜ਼ ਰੌਸ਼ਨੀ ਦੀ ਖੋਜ ਲਈ ਦੋ-ਅਯਾਮੀ ਸਮੱਗਰੀ (ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਗ੍ਰਾਫੀਨ) ਦੀ ਪੜਚੋਲ; ਵਿਸਤ੍ਰਿਤ ਤਰੰਗ-ਲੰਬਾਈ ਕਵਰੇਜ ਲਈ ਇੱਕ ਨਵਾਂ ਗਰੁੱਪ IV ਮਿਸ਼ਰਤ ਧਾਤ।
ਉੱਭਰ ਰਹੇ ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨ: LiDAR ਅਤੇ ਹੋਰ ਸੈਂਸਿੰਗ ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨ APD ਦੇ ਵਿਕਾਸ ਨੂੰ ਚਲਾ ਰਹੇ ਹਨ; ਮਾਈਕ੍ਰੋਵੇਵ ਫੋਟੋਨ ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨਾਂ ਜਿਨ੍ਹਾਂ ਨੂੰ ਉੱਚ ਰੇਖਿਕਤਾ ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰਾਂ ਦੀ ਲੋੜ ਹੁੰਦੀ ਹੈ।
ਹਾਈ-ਸਪੀਡ ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ, ਖਾਸ ਕਰਕੇ Ge ਜਾਂ Si ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ, ਸਿਲੀਕਾਨ-ਅਧਾਰਿਤ ਆਪਟੋਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨਿਕਸ ਅਤੇ ਅਗਲੀ ਪੀੜ੍ਹੀ ਦੇ ਆਪਟੀਕਲ ਸੰਚਾਰਾਂ ਦਾ ਇੱਕ ਮੁੱਖ ਚਾਲਕ ਬਣ ਗਏ ਹਨ। ਭਵਿੱਖ ਦੇ ਡੇਟਾ ਸੈਂਟਰਾਂ ਅਤੇ ਦੂਰਸੰਚਾਰ ਨੈੱਟਵਰਕਾਂ ਦੀਆਂ ਵਧਦੀਆਂ ਬੈਂਡਵਿਡਥ ਮੰਗਾਂ ਨੂੰ ਪੂਰਾ ਕਰਨ ਲਈ ਸਮੱਗਰੀ, ਡਿਵਾਈਸ ਡਿਜ਼ਾਈਨ ਅਤੇ ਏਕੀਕਰਣ ਤਕਨਾਲੋਜੀਆਂ ਵਿੱਚ ਨਿਰੰਤਰ ਤਰੱਕੀ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਹੈ। ਜਿਵੇਂ-ਜਿਵੇਂ ਇਹ ਖੇਤਰ ਵਿਕਸਤ ਹੁੰਦਾ ਰਹਿੰਦਾ ਹੈ, ਅਸੀਂ ਉੱਚ ਬੈਂਡਵਿਡਥ, ਘੱਟ ਸ਼ੋਰ, ਅਤੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰਾਨਿਕ ਅਤੇ ਫੋਟੋਨਿਕ ਸਰਕਟਾਂ ਦੇ ਨਾਲ ਸਹਿਜ ਏਕੀਕਰਨ ਵਾਲੇ ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ ਦੇਖਣ ਦੀ ਉਮੀਦ ਕਰ ਸਕਦੇ ਹਾਂ।
ਪੋਸਟ ਸਮਾਂ: ਜਨਵਰੀ-20-2025