סיליקאָן פאָטאָניקס אַקטיוו עלעמענט

סיליקאָן פאָטאָניקס אַקטיוו עלעמענט

פאָטאָניק אַקטיווע קאָמפּאָנענטן באַצייכענען ספּעציפֿיש צו באַוואוסטזיניק פּלאַנירטע דינאַמישע ינטעראַקשאַנז צווישן ליכט און מאַטעריע. א טיפּישער אַקטיווער קאָמפּאָנענט פון פאָטאָניק איז אַן אָפּטישער מאָדולאַטאָר. אַלע איצטיקע סיליקאָן-באַזירטעאָפּטישע מאָדולאַטאָרןזענען באזירט אויף דעם פלאזמע פריי טרעגער עפעקט. ענדערן די צאל פרייע עלעקטראנען און לעכער אין א סיליקאן מאטעריאל דורך דאפינג, עלעקטרישע אדער אפטישע מעטאדן קען ענדערן זיין קאמפלעקסן רעפראקטיווע אינדעקס, א פראצעס געוויזן אין גלייכונגען (1,2) באקומען דורך אנפאסן דאטן פון סארעפ און בענעט ביי א כוואליע-לענג פון 1550 נאנאמעטער. אין פארגלייך מיט עלעקטראנען, פאראורזאכן לעכער א גרעסערע פראפארציע פון ​​די רעאלע און אימאגינערע רעפראקטיווע אינדעקס ענדערונגען, דאס הייסט, זיי קענען פראדוצירן א גרעסערע פאזע ענדערונג פאר א געגעבענע פארלוסט ענדערונג, אזוי איןמאַך-צענדער מאָדולאַטאָרןאון רינג מאָדולאַטאָרן, איז עס געוויינטלעך בילכער צו נוצן לעכער צו מאַכןפאַזע מאָדולאַטאָרן.

די פֿאַרשידענעסיליקאָן (Si) מאָדולאַטאָרטיפן ווערן געוויזן אין פיגור 10א. אין א טרעגער אינדזשעקציע מאדולאטאר, געפינט זיך ליכט אין אינטרינסיק סיליקאן אינעם זייער ברייטן שטיפט דזשאנקשאן, און עלעקטראנען און לעכער ווערן אינדזשעקטירט. אבער, אזעלכע מאדולאטארן זענען שטייטער, טיפיש מיט א באנדווידט פון 500 מה"ץ, ווייל פרייע עלעקטראנען און לעכער נעמען לענגער צו רעקאמבינירן נאך אינדזשעקציע. דעריבער, ווערט די סטרוקטור אפט גענוצט אלס א וועריאַבלער אפטישער פארשוואכטער ​​(VOA) אנשטאט א מאדולאטאר. אין א טרעגער דיפּלישאַן מאדולאטאר, געפינט זיך דער ליכט טייל אין א שמאלן pn דזשאנקשאן, און די דיפּלישאַן ברייט פון די pn דזשאנקשאן ווערט געטוישט דורך אן אנגעווענדעטן עלעקטרישן פעלד. דער מאדולאטאר קען אפערירן מיט שנעלקייטן העכער 50 גיגאבייט/סעקונדע, אבער האט א הויכן הינטערגרונט אינסערשאַן פארלוסט. די טיפישע vpil איז 2 וו-סענטימעטער. א מעטאל אקסייד האלב-קאנדוקטאר (MOS) (אין פאקט האלב-קאנדוקטאר-אקסייד-האלב-קאנדוקטאר) מאדולאטאר אנטהאלט א דין אקסייד שיכט אין א pn דזשאנקשאן. עס ערלויבט עטוואס טרעגער אַקיומיאַליישאַן ווי אויך טרעגער דיפּלישאַן, אַלאַוינג אַ קלענערער VπL פון וועגן 0.2 V-cm, אָבער האט די כיסרון פון העכער אָפּטישע פארלוסטן און העכער קאַפּאַסיטאַנס פּער אַפּאַראַט לענג. אין דערצו, עס זענען SiGe עלעקטרישע אַבזאָרפּשאַן מאַדזשאַלייטערז באזירט אויף SiGe (סיליקאָן דזשערמאַניום צומיש) באַנד ברעג באַוועגונג. אין דערצו, עס זענען גראַפֿען מאַדזשאַלייטערז וואָס פאַרלאָזן זיך אויף גראַפֿען צו באַשטימען צווישן אַבזאָרבינג מעטאַלן און טראַנספּאַרענט ינסאַלייטערז. די דעמאַנסטרירן די דייווערסיטי פון אַפּלאַקיישאַנז פון פאַרשידענע מעקאַניזאַמז צו דערגרייכן הויך-גיכקייַט, נידעריק-פארלוסט אָפּטישע סיגנאַל מאַדזשאַליישאַן.

פיגור 10: (א) קראָס-סעקשאַנאַל דיאַגראַם פון פֿאַרשידענע סיליקאָן-באַזירטע אָפּטישע מאָדולאַטאָר דיזיינז און (ב) קראָס-סעקשאַנאַל דיאַגראַם פון אָפּטישע דעטעקטאָר דיזיינז.

עטלעכע סיליקאָן-באַזירטע ליכט דעטעקטאָרן ווערן געוויזן אין פיגור 10ב. די אַבזאָרביִרנדיקע מאַטעריאַל איז דזשערמאַניאַם (Ge). Ge איז ביכולת צו אַבזאָרבירן ליכט ביי כוואַליע לענגקטס ביז אַרום 1.6 מיקראָנס. געוויזן אויף די לינקס איז די מערסט קאמערציעל מצליח שפּילקע סטרוקטור הייַנט. עס איז צוזאַמענגעשטעלט פון פּ-טיפּ דאָפּעד סיליקאָן אויף וואָס Ge וואַקסט. Ge און Si האָבן אַ 4% גיטער מיסמאַטש, און כּדי צו מינאַמייז די דיסלאָוקיישאַן, אַ דין שיכט פון SiGe איז ערשטער געוואַקסן ווי אַ באַפער שיכט. N-טיפּ דאָפּינג איז דורכגעפירט אויף די שפּיץ פון Ge שיכט. אַ מעטאַל-האַלב-קאָנדוקטאָר-מעטאַל (MSM) פאָטאָדיאָד איז געוויזן אין די מיטן, און אַן APD (לאַווינע פאָטאָדעטעקטאָר) ווערט געוויזן אויף דער רעכטער זייט. די לאַווינע געגנט אין APD געפינט זיך אין Si, וואָס האט נידעריקערע ראַש קעראַקטעריסטיקס קאַמפּערד צו די לאַווינע געגנט אין גרופּע III-V עלעמענטאַר מאַטעריאַלס.

איצט זענען נישטא קיין לייזונגען מיט קלארע מעלות אין אינטעגרירן אפטישן געווינס מיט סיליקאן פאטאניקס. פיגור 11 ווייזט עטליכע מעגלעכע אפציעס ארגאניזירט לויטן אסעמבלי לעוועל. אויף דער ווייטער לינקער זייט זענען מאנאליטישע אינטעגראציעס וואס שליסן איין די נוצונג פון עפיטאקסיאליש געוואקסענעם דזשערמאניום (Ge) אלס אן אפטישן געווינס מאטעריאל, ערביום-דאפטירטע (Er) גלאז וועיווגיידס (ווי Al2O3, וואס פארלאנגט אפטישע פאמפינג), און עפיטאקסיאליש געוואקסענע גאליום ארסעניד (GaAs) קוואנטום פונקטן. די נעקסטע זייל איז וועיפער צו וועיפער אסעמבלי, וואס שליסט איין אקסייד און ארגאנישע פארבינדונג אין דער III-V גרופע געווינס ראיאן. די נעקסטע זייל איז טשיפּ-צו-וועיפער אסעמבלי, וואס שליסט איין איינבעטן דעם III-V גרופע טשיפּ אין דער קאווטי פונעם סיליקאן וועיפער און דערנאך מאשינירן די וועיווגייד סטרוקטור. דער מעלה פון דעם ערשטן דריי זייל צוגאנג איז אז די דעווייס קען ווערן פולשטענדיג פונקציאנעל געטעסט אינעווייניג פונעם וועיפער פארן שניידן. די רעכטע זייל איז טשיפּ-צו-טשיפּ אסעמבלי, אריינגערעכנט דירעקטע פארבינדונג פון סיליקאן טשיפס צו III-V גרופע טשיפס, ווי אויך פארבינדונג דורך לינז און גרייטינג פארבינדונגען. די טענדענץ צו קאמערציעלע אַפּליקאַציעס באַוועגט זיך פון רעכטס צו לינקער זייט פון דער טשאַרט צו מער אינטעגרירטע און אינטעגרירטע לייזונגען.

פיגור 11: ווי אפּטישע געווינס איז אינטעגרירט אין סיליקאָן-באַזירטע פאָטאָניקס. ווען מען באַוועגט זיך פון לינקס צו רעכטס, באַוועגט זיך דער פאַבריקאַציע איינשטעל פונקט ביסלעכווייַז צוריק אין דעם פּראָצעס.