פאָטאָדעטעקטאָרן און אָפּגעשניטענע כוואַליע לענגקטס

פאָטאָדעטעקטאָרסאון אפגעשניטענע כוואַליע לענגקטס

דער אַרטיקל פֿאָקוסירט אויף די מאַטעריאַלן און אַרבעט־פּרינציפּן פֿון פֿאָטאָדעטעקטאָרן (ספּעציעל דער רעאַקציע־מעכאַניזם באַזירט אויף באַנד־טעאָריע), ווי אויך די שליסל־פּאַראַמעטערס און אַפּליקאַציע־סצענאַרן פֿון פֿאַרשידענע האַלב־קאָנדוקטאָר־מאַטעריאַלן.
1. קערן פּרינציפּ: דער פאָטאָדעטעקטאָר אַרבעט באַזירט אויף דעם פאָטאָעלעקטרישן עפֿעקט. די אינצידענטע פאָטאָנען דאַרפֿן טראָגן גענוג ענערגיע (גרעסער ווי די באַנדגאַפּ ברייט Eg פֿון דעם מאַטעריאַל) צו אויפֿרעגן עלעקטראָנען פֿון דער וואַלענס באַנד צום קאַנדאַקשאַן באַנד, שאַפֿנדיק אַ דעטעקטאַבלן עלעקטרישן סיגנאַל. פאָטאָן ענערגיע איז אומגעקערט פּראָפּאָרציאָנעל צו דער כוואַליע לענג, אַזוי דער דעטעקטאָר האט אַ "אָפּגעשניטענע כוואַליע לענג" (λ c) – די מאַקסימום כוואַליע לענג וואָס קען רעאַגירן, ווייטער פֿון וועלכער ער קען נישט עפֿעקטיוו רעאַגירן. די אָפּגעשניטענע כוואַליע לענג קען מען שאַצן מיט דער פֿאָרמולע λ c ≈ 1240/Eg (nm), וואו Eg ווערט געמאָסטן אין eV.
2. שליסל האַלב-קאָנדוקטאָר מאַטעריאַלן און זייערע כאַראַקטעריסטיקס:
סיליקאָן (Si): באַנדגאַפּ ברייט פון בערך 1.12 eV, קאַטאָף כוואַליע לענג פון בערך 1107 נם. פּאַסיק פֿאַר קורץ כוואַליע לענג דעטעקציע אַזאַ ווי 850 נם, געוויינטלעך געניצט פֿאַר קורץ-רייכווייט מולטימאָד פיברע אָפּטיק ינטערקאַנעקשאַן (אַזאַ ווי דאַטן צענטערס).
גאליום אַרסעניד (GaAs): באַנדגאַפּ ברייט פון 1.42 eV, אָפּגעשניטענע כוואַליע לענג פון אַרום 873 נם. פּאַסיק פֿאַר די 850 נם כוואַליע לענג באַנד, עס קען זיין ינטעגרירט מיט VCSEL ליכט קוואלן פון דעם זעלבן מאַטעריאַל אויף אַן איינציקן טשיפּ.
אינדיום גאליום אַרסעניד (InGaAs): די באַנדגאַפּ ברייט קען ווערן אַדזשאַסטיד צווישן 0.36~1.42 eV, און די קאַטאָף כוואַליע לענג דעקט 873~3542 נם. דאָס איז דער הויפּטשטראָם דעטעקטאָר מאַטעריאַל פֿאַר 1310 נם און 1550 נם פיברע קאָמוניקאַציע פֿענצטער, אָבער ריקווייערז אַן InP סאַבסטראַט און איז קאָמפּליצירט צו ינטעגרירן מיט סיליקאָן-באַזירטע קרייזן.
דזשערמאניום (Ge): מיט א באַנדגאַפּ ברייט פון בערך 0.66 eV און א קאַטאָף כוואַליע לענג פון בערך 1879 נם. עס קען דעקן 1550 נם ביז 1625 נם (L-באַנד) און איז קאָמפּאַטיבל מיט סיליקאָן סאַבסטראַטן, מאַכנדיג עס אַ מעגלעכע לייזונג פֿאַר פֿאַרלענגערן די רעאַקציע צו לאַנגע באַנדס.
סיליקאָן דזשערמאַניאַם צומיש (אַזאַ ווי Si0.5Ge0.5): באַנדגאַפּ ברייט פון וועגן 0.96 eV, קאַטאָף כוואַליע לענג פון וועגן 1292 נם. דורך דאָפּינג דזשערמאַניאַם אין סיליקאָן, קען די רעאַקציע כוואַליע לענג ווערן פארלענגערט צו לענגערע בענדער אויף די סיליקאָן סאַבסטראַט.
3. אַפּליקאַציע סצענאַר פֿאַרבינדונג:
850 נאַנאָמעטער באַנד:סיליקאָן פאָטאָדעטעקטאָרןאדער GaAs פאָטאָדעטעקטאָרן קענען גענוצט ווערן.
1310/1550 נאַנאָמעטער באַנד:InGaAs פאָטאָדעטעקטאָרןווערן דער עיקר גענוצט. ריין דזשערמאַניום אָדער סיליקאָן דזשערמאַניום צומיש פאָטאָדעטעקטאָרן קענען אויך דעקן דעם קייט און האָבן פּאָטענציעלע אַדוואַנטאַגעס אין סיליקאָן-באַזירט אינטעגראַציע.

אינגאנצן, דורך די קערן קאנצעפטן פון באנד טעאריע און אפשניט כוואליע-לענג, זענען די אפליקאציע אייגנשאפטן און כוואליע-לענג קאווערידזש קייט פון פארשידענע האלב-קאנדוקטאר מאטעריאלן אין פאטאדעטעקטארן סיסטעמאטיש איבערגעקוקט געווארן, און די נאנטע באציאונג צווישן מאטעריאל אויסוואל, פיברע אפטיק קאמוניקאציע כוואליע-לענג פענצטער, און אינטעגראציע פראצעס קאסט איז ארויסגעוויזן געווארן.