سلڪون تي ٻڌل آپٽو اليڪٽرانڪس لاءِ، سلڪون فوٽوڊيڪٽر (سي فوٽوڊيڪٽر)

سلڪون تي ٻڌل آپٽو اليڪٽرانڪس لاءِ، سلڪون فوٽوڊيڪٽر

ڦوٽو ڊيٽيڪٽرروشني سگنلن کي برقي سگنلن ۾ تبديل ڪريو، ۽ جيئن ڊيٽا جي منتقلي جي شرح بهتر ٿيندي رهي ٿي، تيز رفتار فوٽو ڊيٽيڪٽر جيڪي سلڪون تي ٻڌل آپٽو اليڪٽرانڪس پليٽ فارمن سان ضم ٿي ويا آهن، ايندڙ نسل جي ڊيٽا سينٽرن ۽ ٽيليڪميونيڪيشن نيٽ ورڪن لاءِ اهم بڻجي ويا آهن. هي مضمون ترقي يافته تيز رفتار فوٽو ڊيٽيڪٽرن جو هڪ جائزو فراهم ڪندو، جنهن ۾ سلڪون تي ٻڌل جرمينيم (Ge يا Si فوٽو ڊيٽيڪٽر) تي زور ڏنو ويندو.سلڪون فوٽوڊيڪٽرزمربوط آپٽو اليڪٽرانڪس ٽيڪنالاجي لاءِ.

سلڪون پليٽ فارمن تي ويجھي انفراريڊ روشني جي ڳولا لاءِ جرمينيم هڪ پرڪشش مواد آهي ڇاڪاڻ ته اهو CMOS عملن سان مطابقت رکي ٿو ۽ ٽيليڪميونيڪيشن موج جي ڊيگهه تي انتهائي مضبوط جذب آهي. سڀ کان عام Ge/Si فوٽوڊيڪٽر ڍانچي پن ڊاءِڊ آهي، جنهن ۾ اندروني جرمينيم P-قسم ۽ N-قسم جي علائقن جي وچ ۾ سينڊوچ ٿيل آهي.

ڊوائيس جي جوڙجڪ شڪل 1 هڪ عام عمودي پن Ge يا ڏيکاري ٿيسي فوٽوڊيڪٽربناوت:

مکيه خاصيتون شامل آهن: سلڪون سبسٽريٽ تي پوکيل جرمينيم جذب ڪندڙ پرت؛ چارج ڪيريئرز جي پي ۽ اين رابطن کي گڏ ڪرڻ لاءِ استعمال ڪيو ويندو آهي؛ موثر روشني جذب ڪرڻ لاءِ ويو گائيڊ ڪپلنگ.

ايپيٽيڪسيل واڌ: سلڪون تي اعليٰ معيار جي جرمينيم کي پوکڻ مشڪل آهي ڇاڪاڻ ته ٻنهي مواد جي وچ ۾ 4.2٪ لٽيس بي ترتيب آهي. هڪ ٻه-قدمي واڌ جو عمل عام طور تي استعمال ڪيو ويندو آهي: گهٽ درجه حرارت (300-400 ° C) بفر پرت جي واڌ ۽ جرمينيم جو اعليٰ درجه حرارت (600 ° C کان مٿي) جمع. هي طريقو لٽيس بي ترتيب جي ڪري ٿريڊنگ ڊسڪلوڪشن کي ڪنٽرول ڪرڻ ۾ مدد ڪري ٿو. 800-900 ° C تي پوسٽ-گروٿ اينيلنگ ٿريڊنگ ڊسڪلوڪشن کثافت کي تقريباً 10^7 cm^-2 تائين گهٽائي ٿو. ڪارڪردگي خاصيتون: سڀ کان وڌيڪ ترقي يافته Ge/Si PIN فوٽوڊيڪٽر حاصل ڪري سگهي ٿو: ردعمل، > 0.8A /W 1550 nm تي؛ بينڊوڊٿ،> 60 GHz؛ ڪارو ڪرنٽ، <1 μA -1 V تعصب تي.

سلڪون تي ٻڌل آپٽو اليڪٽرانڪس پليٽ فارمن سان انضمام

جو انضمامتيز رفتار فوٽوڊيڪٽرسلڪون تي ٻڌل آپٽو اليڪٽرانڪس پليٽ فارمن سان ترقي يافته آپٽيڪل ٽرانسيور ۽ انٽر ڪنيڪٽس کي فعال بڻائي ٿو. ٻه مکيه انضمام جا طريقا هن ريت آهن: فرنٽ-اينڊ انٽيگريشن (FEOL)، جتي فوٽوڊيڪٽر ۽ ٽرانزسٽر هڪ ئي وقت سلڪون سبسٽريٽ تي ٺاهيا ويندا آهن جيڪي اعليٰ درجه حرارت جي پروسيسنگ جي اجازت ڏين ٿا، پر چپ ايريا کي کڻن ٿا. بيڪ-اينڊ انٽيگريشن (BEOL). فوٽوڊيڪٽر CMOS سان مداخلت کان بچڻ لاءِ ڌاتو جي چوٽي تي ٺاهيا ويندا آهن، پر گهٽ پروسيسنگ درجه حرارت تائين محدود آهن.

شڪل 2: هڪ تيز رفتار Ge/Si فوٽوڊيڪٽر جي جوابدهي ۽ بينڊوڊٿ

ڊيٽا سينٽر ايپليڪيشن

تيز رفتار فوٽوڊيڪٽر ڊيٽا سينٽر انٽرڪنيڪشن جي ايندڙ نسل ۾ هڪ اهم جزو آهن. مکيه ايپليڪيشنن ۾ شامل آهن: آپٽيڪل ٽرانسيور: 100G، 400G ۽ وڌيڪ شرحون، PAM-4 ماڊليشن استعمال ڪندي؛ الفهاءِ بينڊوڊٿ فوٽو ڊيٽيڪٽر(> 50 GHz) جي ضرورت آهي.

سلڪون تي ٻڌل آپٽو اليڪٽرونڪ انٽيگريٽڊ سرڪٽ: ماڊيوليٽر ۽ ٻين حصن سان ڊيٽيڪٽر جو مونوليٿڪ انٽيگريشن؛ هڪ ڪمپيڪٽ، اعليٰ ڪارڪردگي وارو آپٽيڪل انجن.

ورهايل فن تعمير: ورهايل ڪمپيوٽنگ، اسٽوريج، ۽ اسٽوريج جي وچ ۾ آپٽيڪل انٽر ڪنيڪشن؛ توانائي-موثر، اعلي-بينڊوڊٿ فوٽو ڊيٽيڪٽرز جي طلب کي هلائڻ.

مستقبل جو امڪان

انٽيگريٽيڊ آپٽو اليڪٽرانڪ هاءِ اسپيڊ فوٽو ڊيٽيڪٽرز جو مستقبل هيٺيان رجحان ڏيکاريندو:

وڌيڪ ڊيٽا جي شرح: 800G ۽ 1.6T ٽرانسيور جي ترقي کي هلائڻ؛ 100 GHz کان وڌيڪ بينڊوڊٿ سان فوٽوڊيڪٽر گهربل آهن.

بهتر انضمام: III-V مواد ۽ سلڪون جو سنگل چپ انضمام؛ ترقي يافته 3D انضمام ٽيڪنالاجي.

نئون مواد: الٽرا فاسٽ روشني جي ڳولا لاءِ ٻه طرفي مواد (جهڙوڪ گرافين) جي ڳولا؛ وڌايل طول موج جي ڪوريج لاءِ هڪ نئون گروپ IV مصر.

ابھرندڙ ايپليڪيشنون: LiDAR ۽ ٻيون سينسنگ ايپليڪيشنون APD جي ترقي کي هلائي رهيون آهن؛ مائڪرو ويڪرو فوٽون ايپليڪيشنون جن کي اعليٰ لڪيريٽي فوٽوڊيڪٽرز جي ضرورت هوندي آهي.

تيز رفتار فوٽوڊيڪٽر، خاص طور تي جي اي يا سي فوٽوڊيڪٽر، سلڪون تي ٻڌل آپٽو اليڪٽرانڪس ۽ ايندڙ نسل جي آپٽيڪل ڪميونيڪيشن جو هڪ اهم محرڪ بڻجي ويا آهن. مواد، ڊوائيس ڊيزائن، ۽ انٽيگريشن ٽيڪنالاجي ۾ مسلسل ترقي مستقبل جي ڊيٽا سينٽرن ۽ ٽيليڪميونيڪيشن نيٽ ورڪن جي وڌندڙ بينڊوڊٿ جي مطالبن کي پورو ڪرڻ لاءِ اهم آهن. جيئن ته فيلڊ ترقي ڪري رهيو آهي، اسان اميد ڪري سگهون ٿا ته فوٽوڊيڪٽر وڌيڪ بينڊوڊٿ، گهٽ شور، ۽ اليڪٽرانڪ ۽ فوٽوونڪ سرڪٽ سان بيحد انضمام سان ڏسندا.