ਸਾਨੂੰ Ge ਨੂੰ ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ ਵਜੋਂ ਕਿਉਂ ਵਰਤਣਾ ਪੈਂਦਾ ਹੈ?

ਸਾਨੂੰ Ge ਨੂੰ ਇੱਕ ਦੇ ਤੌਰ ਤੇ ਕਿਉਂ ਵਰਤਣਾ ਪੈਂਦਾ ਹੈ?ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ
1, ਮੁੱਢਲੀ ਸਥਿਤੀ: Ge ਨੂੰ ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ ਵਜੋਂ ਵਰਤਣਾ ਕਿਉਂ ਜ਼ਰੂਰੀ ਹੈ?
ਸਿਲੀਕਾਨ ਆਪਟੀਕਲ ਲਿੰਕਾਂ ਵਿੱਚ, ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ "ਅਨੁਵਾਦਕ" ਹੁੰਦੇ ਹਨ ਜੋ ਆਪਟੀਕਲ ਸਿਗਨਲਾਂ ਨੂੰ ਵਾਪਸ ਇਲੈਕਟ੍ਰੀਕਲ ਸਿਗਨਲਾਂ ਵਿੱਚ ਬਦਲਦੇ ਹਨ। ਹਾਲਾਂਕਿ, ਸਿਲੀਕਾਨ ਵਿੱਚ ਖੁਦ 1.12 eV ਦਾ ਬੈਂਡਗੈਪ ਹੈ ਅਤੇ ਇਹ 1310/1550 nm ਸੰਚਾਰ ਬੈਂਡਾਂ ਲਈ ਲਗਭਗ ਪਾਰਦਰਸ਼ੀ ਹੈ, ਇਸ ਲਈ ਸਿਰਫ ਜਰਮੇਨੀਅਮ (Ge) ਹੀ ਪੇਸ਼ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ।
Ge ਦਾ ਸਿੱਧਾ ਬੈਂਡਗੈਪ 0.8 eV ਹੈ, ਜੋ ਸੰਚਾਰ O/C ਬੈਂਡ ਨੂੰ ਕਵਰ ਕਰਦਾ ਹੈ, ਪਰ ਸਿਲੀਕਾਨ ਨਾਲ 4.2% ਜਾਲੀ ਮੇਲ ਨਹੀਂ ਖਾਂਦਾ। ਸਿੱਧੇ ਵਾਧੇ ਲਈ ਡਿਸਲੋਕੇਸ਼ਨ ਘਣਤਾ 4 × 10 ⁸ cm ⁻ ² ਤੱਕ ਉੱਚੀ ਹੈ, ਅਤੇ ਡਾਰਕ ਕਰੰਟ ਪੂਰੀ ਤਰ੍ਹਾਂ ਉਪਲਬਧ ਨਹੀਂ ਹੈ; ਉਸੇ ਸਮੇਂ, Ge ਦਾ ਇੱਕ ਅਸਿੱਧਾ ਬੈਂਡਗੈਪ ਹੈ, ਅਤੇ ਇਸਦਾ ਸੋਖਣ ਗੁਣਾਂਕ ਕੁਦਰਤੀ ਤੌਰ 'ਤੇ InGaAs ਨਾਲੋਂ ਇੱਕ ਕ੍ਰਮ ਘੱਟ ਹੈ, ਜੋ ਕਿ ਇੱਕ ਕੁਦਰਤੀ ਕਮਜ਼ੋਰੀ ਹੈ।
2, ਮੁੱਖ ਸਫਲਤਾ: ਵੇਵਗਾਈਡ ਏਕੀਕਰਣ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ ਰੁਕਾਵਟ ਨੂੰ ਤੋੜਦਾ ਹੈ
ਪਰੰਪਰਾਗਤ ਵਰਟੀਕਲ ਇਨਸੀਡੈਂਸ ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰਾਂ ਦੀ "ਐਬਜ਼ੋਰਪਸ਼ਨ ਲੰਬਾਈ = ਕੈਰੀਅਰ ਕਲੈਕਸ਼ਨ ਪਾਥ" ਵਿੱਚ ਇੱਕ "ਰਿਸਪੌਂਸਿਵਿਟੀ ਬੈਂਡਵਿਡਥ" ਸੀਸਾ ਹੈ, ਜਿਸਦੀ ਉਪਰਲੀ ਸੀਮਾ ਸਿਰਫ 7GHz ਹੈ;
ਵਰਤਮਾਨ ਵਿੱਚ, ਮੁੱਖ ਧਾਰਾ ਡਿਵਾਈਸ ਰੂਟਾਂ ਨੂੰ ਤਿੰਨ ਸ਼੍ਰੇਣੀਆਂ ਵਿੱਚ ਵੰਡਿਆ ਗਿਆ ਹੈ:
ਵਰਟੀਕਲ ਪਿੰਨ: ਇਹ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਉਦਯੋਗ ਵਿੱਚ ਸਭ ਤੋਂ ਸਰਲ ਅਤੇ ਮੁੱਖ ਧਾਰਾ ਹੈ, ਜ਼ੀਰੋ ਬਾਈਸ ਅਤੇ>60GHz ਬੈਂਡਵਿਡਥ 'ਤੇ 40Gb/s ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਦੀ ਹੈ;
MSM ਮੈਟਲ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਮੈਟਲ: ਉੱਚ-ਤਾਪਮਾਨ ਡੋਪਿੰਗ ਦੀ ਕੋਈ ਲੋੜ ਨਹੀਂ, ਬੈਕਐਂਡ ਵਿੱਚ ਏਕੀਕ੍ਰਿਤ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ, ਉੱਚ ਡਾਰਕ ਕਰੰਟ ਹੈ, ਅਤੇ 40GHz ਤੋਂ ਵੱਧ ਦੀ ਬੈਂਡਵਿਡਥ ਹੈ;
ਉੱਚ-ਅੰਤ ਵਾਲੇ ਰੂਪ:ਯਾਤਰਾ ਕਰਨ ਵਾਲੇ ਤਰੰਗ ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ(TWPD) ਅਤੇ ਸਿੰਗਲ ਲਾਈਨ ਕੈਰੀਅਰ ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ (UTC) ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਮਾਈਕ੍ਰੋਵੇਵ ਫੋਟੋਨ ਲਿੰਕਾਂ ਲਈ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ, ਜੋ ਉੱਚ ਬੈਂਡਵਿਡਥ ਅਤੇ ਉੱਚ ਸੰਤ੍ਰਿਪਤਾ ਫੋਟੋਕਰੰਟ ਨੂੰ ਸੰਤੁਲਿਤ ਕਰਦੇ ਹਨ।
3, ਸਮੱਗਰੀ ਅਤੇ ਕਾਰੀਗਰੀ: 'ਨੁਕਸ' ਨੂੰ ਫਾਇਦਿਆਂ ਵਿੱਚ ਬਦਲਣਾ
ਜਾਲੀ ਦੇ ਮੇਲ ਅਤੇ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ ਦੀਆਂ ਕਮੀਆਂ ਦੇ ਜਵਾਬ ਵਿੱਚ, ਉਦਯੋਗ ਨੇ ਪਰਿਪੱਕ ਹੱਲ ਵਿਕਸਤ ਕੀਤੇ ਹਨ:
ਦੋ-ਪੜਾਵੀ ਐਪੀਟੈਕਸੀ ਵਿਧੀ: ਪਹਿਲਾਂ, 30-50nm ਦੀ ਇੱਕ ਘੱਟ-ਤਾਪਮਾਨ ਵਾਲੀ ਬਫਰ ਪਰਤ ਉਗਾਈ ਜਾਂਦੀ ਹੈ, ਅਤੇ ਫਿਰ ਤਾਪਮਾਨ ਨੂੰ ਟੀਚੇ ਦੀ ਮੋਟਾਈ ਤੱਕ ਪਹੁੰਚਣ ਲਈ ਵਧਾਇਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਜਿਸ ਨਾਲ ਡਿਸਲੋਕੇਸ਼ਨ ਘਣਤਾ ~10 ⁷ cm ⁻ ² ਤੱਕ ਘਟ ਜਾਂਦੀ ਹੈ;
ਸਟ੍ਰੇਨ ਇੰਜੀਨੀਅਰਿੰਗ: Ge ਅਤੇ Si ਵਿਚਕਾਰ ਥਰਮਲ ਐਕਸਪੈਂਸ਼ਨ ਗੁਣਾਂਕ ਵਿੱਚ ਅੰਤਰ Ge ਫਿਲਮ ਵਿੱਚ 0.2% ਬਾਇਐਕਸੀਅਲ ਟੈਂਸਿਲ ਸਟ੍ਰੇਨ ਦਾ ਕਾਰਨ ਬਣੇਗਾ, ਜਿਸਦੇ ਨਤੀਜੇ ਵਜੋਂ ਬੈਂਡ ਗੈਪ 0.8 eV ਤੋਂ 0.77 eV ਤੱਕ ਘਟੇਗਾ ਅਤੇ ਸੋਖਣ ਕਿਨਾਰੇ ਦਾ ਵਿਸਥਾਰ 1.55 μm ਤੋਂ 1.61 μm ਤੱਕ ਹੋਵੇਗਾ, ਜੋ ਪੂਰੇ C+L ਬੈਂਡ ਨੂੰ ਕਵਰ ਕਰੇਗਾ, ਅਤੇ L ਬੈਂਡ ਵਿੱਚ ਸੋਖਣ ਗੁਣਾਂਕ ਵੀ InGaAs ਨਾਲ ਮੇਲ ਖਾਂਦਾ ਹੈ;
CMOS ਏਕੀਕਰਨ: ਇਹ ਅਜੇ ਵੀ ਖੋਜੀ ਪੜਾਅ ਵਿੱਚ ਹੈ। ਫਰੰਟ ਐਂਡ ਏਕੀਕਰਨ (FEOL) ਨੂੰ 750 ℃ ​​ਤੋਂ ਉੱਪਰ ਦੇ ਉੱਚ ਤਾਪਮਾਨ ਦਾ ਸਾਹਮਣਾ ਕਰਨ ਦੀ ਲੋੜ ਹੁੰਦੀ ਹੈ, ਜਦੋਂ ਕਿ ਬੈਕ-ਐਂਡ ਏਕੀਕਰਨ (BEOL) ਤਾਪਮਾਨ ਅਨੁਕੂਲ ਹੈ ਪਰ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਸਬਸਟਰੇਟਾਂ ਤੋਂ ਬਿਨਾਂ, ਅਤੇ ਅਜੇ ਤੱਕ ਇੱਕ ਏਕੀਕ੍ਰਿਤ ਪਰਿਪੱਕ ਹੱਲ ਨਹੀਂ ਬਣਾਇਆ ਹੈ। ਵਰਤਮਾਨ ਵਿੱਚ, ਉਦਯੋਗ ਆਮ ਤੌਰ 'ਤੇ "90% ਸਿੰਗਲ-ਚਿੱਪ + ਬਾਹਰੀ" ਦਾ ਇੱਕ ਮਿਸ਼ਰਤ ਰਸਤਾ ਅਪਣਾਉਂਦਾ ਹੈ।ਲੇਜ਼ਰ".