סיליציום פאָטאָניק אַקטיוו עלעמענט

סיליציום פאָטאָניק אַקטיוו עלעמענט

פאָטאָניק אַקטיוו קאַמפּאָונאַנץ אָפּשיקן ספּאַסיפיקלי צו בעקיוון דיזיינד דינאַמיש ינטעראַקשאַנז צווישן ליכט און ענין. א טיפּיש אַקטיוו קאָמפּאָנענט פון פאָטאָניקס איז אַן אָפּטיש מאָדולאַטאָר. אַלע קראַנט סיליציום-באזירטאָפּטיש מאָדולאַטאָרסזענען באזירט אויף די פּלאַזמע פריי טרעגער ווירקונג. טשאַנגינג די נומער פון פריי עלעקטראָנס און האָלעס אין אַ סיליציום מאַטעריאַל דורך דאָפּינג, עלעקטריקאַל אָדער אָפּטיש מעטהאָדס קענען טוישן זייַן קאָמפּלעקס רעפראַקטיווע אינדעקס, אַ פּראָצעס געוויזן אין יקווייזשאַנז (1,2) באקומען דורך פּאַסן דאַטן פון Soref און Bennett אין אַ ווייוולענגט פון 1550 נאַנאָמעטערס . קאַמפּערד מיט עלעקטראָנס, האָלעס פאַרשאַפן אַ גרעסערע פּראָפּאָרציע פון ​​די פאַקטיש און ויסגעטראַכט רעפראַקטיווע אינדעקס ענדערונגען, דאָס איז, זיי קענען פּראָדוצירן אַ גרעסערע פאַסע ענדערונג פֿאַר אַ געגעבן אָנווער ענדערונג, אַזוי איןמאך-זעהנדער מאדולאַטאָרסאון רינג מאָדולאַטאָרס, עס איז יוזשאַוואַלי בילכער צו נוצן האָלעס צו מאַכןפאַסע מאָדולאַטאָרס.

די פאַרשידןסיליציום (סי) מאָדולאַטאָרטייפּס זענען געוויזן אין פיגורע 10אַ. אין אַ קאַריער ינדזשעקשאַן מאָדולאַטאָר, ליכט איז ליגן אין ינטרינסיק סיליציום אין אַ זייער ברייט שטיפט קנופּ, און עלעקטראָנס און האָלעס זענען ינדזשעקטיד. אָבער, אַזאַ מאָדולאַטאָרס זענען סלאָוער, טיפּיקלי מיט אַ באַנדווידט פון 500 מהז, ווייַל פריי עלעקטראָנס און האָלעס נעמען מער צייט צו ריקאַמביין נאָך ינדזשעקשאַן. דעריבער, דעם סטרוקטור איז אָפט געניצט ווי אַ בייַטעוודיק אָפּטיש אַטטענואַטאָר (VOA) אלא ווי אַ מאָדולאַטאָר. אין אַ קאַריער דיפּלישאַן מאָדולאַטאָר, די ליכט חלק איז ליגן אין אַ שמאָל פּן קנופּ, און די דיפּלישאַן ברייט פון די פּן קנופּ איז פארענדערט דורך אַ געווענדט עלעקטריק פעלד. דער מאָדולאַטאָר קענען אַרבעטן מיט ספּידז פון מער ווי 50 גב / s, אָבער האט אַ הויך הינטערגרונט ינסערשאַן אָנווער. די טיפּיש ופּיל איז 2 V-cm. א מעטאַל אַקסייד סעמיקאַנדאַקטער (מאָס) (אַקשלי סעמיקאַנדאַקטער-אַקסייד-סעמיקאַנדאַקטער) מאָדולאַטאָר כּולל אַ דין אַקסייד שיכטע אין אַ פּן קנופּ. עס אַלאַוז עטלעכע טרעגער אַקיומיאַליישאַן ווי געזונט ווי טראַנספּאָרט דיפּלישאַן, אַלאַוינג אַ קלענערער VπL פון וועגן 0.2 V-cm, אָבער האט די כיסאָרן פון העכער אָפּטיש לאָססעס און העכער קאַפּאַסאַטאַנס פּער אַפּאַראַט לענג. אין אַדישאַן, עס זענען סיגע עלעקטריקאַל אַבזאָרפּשאַן מאַדזשאַלייטערז באזירט אויף סיגע (סיליציום גערמאַניום צומיש) באַנד ברעג באַוועגונג. אין אַדישאַן, עס זענען גראַפענע מאָדולאַטאָרס וואָס פאַרלאָזנ זיך גראַפענע צו באַשטימען צווישן אַבזאָרבינג מעטאַלס ​​און טראַנספּעראַנט ינסאַלייטערז. די באַווייַזן די דייווערסיטי פון אַפּלאַקיישאַנז פון פאַרשידענע מעקאַניזאַמז צו דערגרייכן הויך-גיכקייַט, נידעריק-אָנווער אָפּטיש סיגנאַל מאַדזשאַליישאַן.

פיגורע 10: (א) קרייַז-סעקשאַנאַל דיאַגראַמע פון ​​פאַרשידן סיליציום-באזירט אָפּטיש מאָדולאַטאָר דיזיינז און (ב) קרייַז-סעקשאַנאַל דיאַגראַמע פון ​​אָפּטיש דיטעקטער דיזיינז.

עטלעכע סיליציום-באזירט ליכט דעטעקטאָרס זענען געוויזן אין פיגורע 10ב. די אַבזאָרבינג מאַטעריאַל איז גערמאַניום (גע). גע איז ביכולת צו אַרייַנציען ליכט ביי ווייוולענגטס אַראָפּ צו וועגן 1.6 מייקראַנז. געוויזן אויף די לינקס איז די מערסט קאמערשעל מצליח שטיפט סטרוקטור הייַנט. עס איז קאַמפּאָוזד פון פּ-טיפּ דאָפּט סיליציום אויף וואָס גע וואקסט. Ge און Si האָבן אַ 4% לאַטאַס מיסמאַטש, און אין סדר צו מינאַמייז די דיסלאָוקיישאַן, אַ דין פּלאַסט פון SiGe איז ערשטער דערוואַקסן ווי אַ באַפער שיכטע. N-טיפּ דאָפּינג איז געטאן אויף די שפּיץ פון גע שיכטע. א מעטאַל-סעמיקאַנדאַקטער-מעטאַל (MSM) פאָטאָדיאָד איז געוויזן אין די מיטל, און אַ APD (לאַווינע פאָטאָדעטעקטאָר) איז געוויזן אויף די רעכט. די לאַווינע געגנט אין APD איז ליגן אין סי, וואָס האט נידעריקער ראַש קעראַקטעריסטיקס קאַמפּערד מיט די לאַווינע געגנט אין גרופּע III-V עלעמענטאַל מאַטעריאַלס.

דערווייַל, עס זענען קיין סאַלושאַנז מיט קלאָר ווי דער טאָג אַדוואַנטידזשיז אין ינטאַגרייטינג אָפּטיש געווינען מיט סיליציום פאָטאָניק. פיגורע 11 ווייזט עטלעכע מעגלעך אָפּציעס אָרגאַניזירט דורך פֿאַרזאַמלונג מדרגה. אויף די ווייַט לינקס זענען מאַנאַליטיק ינטאַגריישאַנז וואָס אַרייַננעמען די נוצן פון עפּיטאַקסיאַל דערוואַקסן גערמאַניום (גע) ווי אַן אָפּטיש געווינען מאַטעריאַל, ערביום-דאָפּט (ער) גלאז וואַוועגוידעס (אַזאַ ווי Al2O3, וואָס ריקווייערז אָפּטיש פּאַמפּינג), און עפּיטאַקסיאַל דערוואַקסן גאַליום אַרסענידע (GaAs) ) קוואַנטום דאַץ. דער ווייַטער זייַל איז ווייפער צו ווייפער פֿאַרזאַמלונג, אַרייַנגערעכנט אַקסייד און אָרגאַניק באַנדינג אין די III-V גרופּע געווינען געגנט. דער ווייַטער זייַל איז שפּאָן-צו-ווייפער פֿאַרזאַמלונג, וואָס ינוואַלווז עמבעדדינג די III-V גרופּע שפּאָן אין די קאַוואַטי פון די סיליציום ווייפער און דאַן מאַשינינג די וואַוועגייד סטרוקטור. די מייַלע פון ​​דעם ערשטער דריי זייַל צוגאַנג איז אַז די מיטל קענען זיין גאָר פאַנגקשאַנאַל טעסטעד אין די ווייפער איידער קאַטינג. די רעכט-מערסט זייַל איז שפּאָן-צו-שפּאָן פֿאַרזאַמלונג, אַרייַנגערעכנט דירעקט קאַפּלינג פון סיליציום טשיפּס צו III-V גרופּע טשיפּס, ווי געזונט ווי קאַפּלינג דורך אָביעקטיוו און גרייטינג קאַפּלערז. דער גאַנג צו געשעפט אַפּלאַקיישאַנז איז מאָווינג פון די רעכט צו די לינקס זייַט פון די טשאַרט צו מער ינאַגרייטיד און ינאַגרייטיד סאַלושאַנז.

פיגורע 11: ווי אָפּטיש געווינען איז ינאַגרייטיד אין סיליציום-באזירט פאָטאָניקס. ווען איר מאַך פון לינקס צו רעכט, די מאַנופאַקטורינג ינסערשאַן פונט ביסלעכווייַז מאָוועס צוריק אין דעם פּראָצעס.