সিলিকন-ভিত্তিক অপটোলেক্ট্রনিক্সের জন্য, সিলিকন ফটোডেটেক্টর (এসআই ফটোডেটর)

সিলিকন-ভিত্তিক অপটোলেক্ট্রনিক্সের জন্য, সিলিকন ফটোডেটেক্টর

ফটোডেটরহালকা সংকেতগুলিকে বৈদ্যুতিক সংকেতগুলিতে রূপান্তর করুন এবং ডেটা স্থানান্তর হার যেমন উন্নত হতে থাকে, সিলিকন-ভিত্তিক অপটোলেক্ট্রনিক্স প্ল্যাটফর্মগুলির সাথে সংহত উচ্চ-গতির ফটোডেটেক্টরগুলি পরবর্তী প্রজন্মের ডেটা সেন্টার এবং টেলিযোগাযোগ নেটওয়ার্কগুলির মূল চাবিকাঠি হয়ে উঠেছে। এই নিবন্ধটি সিলিকন ভিত্তিক জার্মানিয়াম (জিই বা এসআই ফটোডেটর) ​​এর উপর জোর দিয়ে উন্নত উচ্চ-গতির ফটোডেটেক্টরগুলির একটি ওভারভিউ সরবরাহ করবেসিলিকন ফটোডেটেক্টরইন্টিগ্রেটেড অপটোলেক্ট্রনিক্স প্রযুক্তির জন্য।

জার্মিয়াম সিলিকন প্ল্যাটফর্মগুলিতে নিকটবর্তী ইনফ্রারেড আলো সনাক্তকরণের জন্য একটি আকর্ষণীয় উপাদান কারণ এটি সিএমওএস প্রক্রিয়াগুলির সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ এবং টেলিযোগাযোগ তরঙ্গদৈর্ঘ্যে অত্যন্ত শক্তিশালী শোষণ রয়েছে। সর্বাধিক সাধারণ জিই/এসআই ফটোডেক্টর কাঠামো হ'ল পিন ডায়োড, যেখানে অভ্যন্তরীণ জার্মানিয়ামটি পি-টাইপ এবং এন-টাইপ অঞ্চলের মধ্যে স্যান্ডউইচ করা হয়।

ডিভাইস কাঠামো চিত্র 1 একটি সাধারণ উল্লম্ব পিন জিই বা দেখায়এসআই ফটোডেটরকাঠামো:

প্রধান বৈশিষ্ট্যগুলির মধ্যে রয়েছে: সিলিকন সাবস্ট্রেটে জন্মানো জার্মিয়াম শোষণকারী স্তর; চার্জ ক্যারিয়ারের পি এবং এন পরিচিতি সংগ্রহ করতে ব্যবহৃত হয়; দক্ষ আলো শোষণের জন্য ওয়েভগাইড কাপলিং।

এপিট্যাক্সিয়াল বৃদ্ধি: দুটি উপকরণের মধ্যে ৪.২% জালির অমিলের কারণে সিলিকনে উচ্চমানের জার্মানিয়াম ক্রমবর্ধমান চ্যালেঞ্জিং। একটি দ্বি-পদক্ষেপের বৃদ্ধি প্রক্রিয়া সাধারণত ব্যবহৃত হয়: নিম্ন তাপমাত্রা (300-400 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেড) বাফার স্তর বৃদ্ধি এবং উচ্চ তাপমাত্রা (600 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেডের উপরে) জার্মানিয়ামের জমা। এই পদ্ধতিটি জালির অমিলগুলির কারণে সৃষ্ট থ্রেডিং ডিসলোকেশনগুলি নিয়ন্ত্রণ করতে সহায়তা করে। 800-900 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেডে পোস্ট-গ্রোথ অ্যানিলিং আরও থ্রেডিং ডিসলোকেশন ঘনত্বকে প্রায় 10^7 সেমি^-2 এ হ্রাস করে। পারফরম্যান্স বৈশিষ্ট্য: সর্বাধিক উন্নত জিই /এসআই পিন ফটোডেক্টর অর্জন করতে পারে: প্রতিক্রিয়াশীলতা,> 0.8A /ডাব্লু 1550 এনএম এ; ব্যান্ডউইথ,> 60 গিগাহার্টজ; গা dark ় কারেন্ট, <1 μA এ -1 ভি বায়াস।

সিলিকন-ভিত্তিক অপটোলেক্ট্রনিক্স প্ল্যাটফর্মগুলির সাথে সংহতকরণ

সংহতকরণউচ্চ-গতির ফটোডেটেক্টরসিলিকন-ভিত্তিক অপটোলেক্ট্রনিক্স প্ল্যাটফর্মগুলির সাথে উন্নত অপটিক্যাল ট্রান্সসিভার এবং আন্তঃসংযোগগুলি সক্ষম করে। দুটি প্রধান ইন্টিগ্রেশন পদ্ধতি নিম্নরূপ: ফ্রন্ট-এন্ড ইন্টিগ্রেশন (এফইওএল), যেখানে ফটোডেটর এবং ট্রানজিস্টর একই সাথে একটি সিলিকন সাবস্ট্রেটে উচ্চ-তাপমাত্রা প্রক্রিয়াজাতকরণের অনুমতি দেয়, তবে চিপ অঞ্চল গ্রহণ করে। ব্যাক-এন্ড ইন্টিগ্রেশন (বিওএল)। সিএমওগুলির সাথে হস্তক্ষেপ এড়াতে ফটোডেটরগুলি ধাতব শীর্ষে তৈরি করা হয় তবে এটি নিম্ন প্রক্রিয়াজাতকরণ তাপমাত্রার মধ্যে সীমাবদ্ধ।

চিত্র 2: একটি উচ্চ-গতির জিই/এসআই ফটোডেটেক্টরের প্রতিক্রিয়াশীলতা এবং ব্যান্ডউইথথ

ডেটা সেন্টার অ্যাপ্লিকেশন

হাই-স্পিড ফটোডেটেক্টরগুলি ডেটা সেন্টার আন্তঃসংযোগের পরবর্তী প্রজন্মের একটি মূল উপাদান। প্রধান অ্যাপ্লিকেশনগুলির মধ্যে রয়েছে: অপটিক্যাল ট্রান্সসিভারস: 100 গ্রাম, 400 জি এবং উচ্চতর হার, পিএএম -4 মড্যুলেশন ব্যবহার করে; কউচ্চ ব্যান্ডউইথ ফটোডেটর(> 50 গিগাহার্টজ) প্রয়োজন।

সিলিকন-ভিত্তিক অপটোলেক্ট্রনিক ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট: মডুলেটর এবং অন্যান্য উপাদানগুলির সাথে ডিটেক্টরের একচেটিয়া সংহতকরণ; একটি কমপ্যাক্ট, উচ্চ-পারফরম্যান্স অপটিক্যাল ইঞ্জিন।

বিতরণ করা আর্কিটেকচার: বিতরণ করা কম্পিউটিং, স্টোরেজ এবং স্টোরেজের মধ্যে অপটিক্যাল আন্তঃসংযোগ; শক্তি-দক্ষ, উচ্চ-ব্যান্ডউইথ ফটোডেটেক্টরগুলির চাহিদা চালানো।

ভবিষ্যতের দৃষ্টিভঙ্গি

ইন্টিগ্রেটেড অপটোলেক্ট্রনিক উচ্চ-গতির ফটোডেটেক্টরগুলির ভবিষ্যত নিম্নলিখিত প্রবণতাগুলি প্রদর্শন করবে:

উচ্চতর ডেটা হার: 800g এবং 1.6 টি ট্রান্সসিভারগুলির বিকাশ চালানো; 100 গিগাহার্টজের বেশি ব্যান্ডউইথ সহ ফটোডেটেক্টরগুলির প্রয়োজন।

উন্নত সংহতকরণ: III-V উপাদান এবং সিলিকনের একক চিপ সংহতকরণ; উন্নত 3 ডি ইন্টিগ্রেশন প্রযুক্তি।

নতুন উপকরণ: আল্ট্রাফাস্ট আলো সনাক্তকরণের জন্য দ্বি-মাত্রিক উপকরণ (যেমন গ্রাফিন) অন্বেষণ; বর্ধিত তরঙ্গদৈর্ঘ্য কভারেজের জন্য একটি নতুন গ্রুপ চতুর্থ খাদ।

উদীয়মান অ্যাপ্লিকেশন: লিডার এবং অন্যান্য সেন্সিং অ্যাপ্লিকেশনগুলি এপিডির বিকাশ চালাচ্ছে; মাইক্রোওয়েভ ফোটন অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য উচ্চ লিনিয়ারিটি ফটোডেটেক্টরগুলির প্রয়োজন।

উচ্চ-গতির ফটোডেটেক্টর, বিশেষত জিই বা এসআই ফটোডেটেক্টরগুলি সিলিকন-ভিত্তিক অপটোলেক্ট্রনিক্স এবং পরবর্তী প্রজন্মের অপটিক্যাল যোগাযোগের মূল চালক হয়ে উঠেছে। ভবিষ্যতের ডেটা সেন্টার এবং টেলিযোগাযোগ নেটওয়ার্কগুলির ক্রমবর্ধমান ব্যান্ডউইথের চাহিদা মেটাতে উপকরণ, ডিভাইস ডিজাইন এবং ইন্টিগ্রেশন প্রযুক্তিতে অব্যাহত অগ্রগতি গুরুত্বপূর্ণ। ক্ষেত্রটি বিকশিত হওয়ার সাথে সাথে আমরা উচ্চতর ব্যান্ডউইথ, নিম্ন শব্দ এবং বৈদ্যুতিন এবং ফোটোনিক সার্কিটগুলির সাথে বিরামবিহীন সংহতকরণ সহ ফটোডেটেক্টরগুলি দেখতে আশা করতে পারি।