Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Семенов А.С. -> "Интегральная оптика для систем передачи и обработки информации" -> 70

Интегральная оптика для систем передачи и обработки информации - Семенов А.С.

Семенов А.С., Смирнов В.Л., Шмалько А.В. Интегральная оптика для систем передачи и обработки информации — М.: Радио и связь, 1990. — 224 c.
ISBN 5-256-00738-6
Скачать (прямая ссылка): integralnayoptika1990.djvu
Предыдущая << 1 .. 64 65 66 67 68 69 < 70 > 71 72 73 74 75 76 .. 103 >> Следующая


S. фот. /бит

-IZ



Рис. 6.II. Поперечное сечение InGaiAs/InGaAsP/InP-ЛФД (а), предельная чувствительность S высокоскоростных фотоприемников в зависимости от скорости передачи информации Rn (б) и поперечное сечение волноводного ИО-фотодетек-тора на основе барьера Шотки (в):

На рнс. 6.П,а,в: /, S — омические контакты; 2 — подложка р-1пР; 3 — р-InP (толщина 3 мкм; JVa=2-1018 см-»); 4 — Л-ІПР (0.5 мкм; 4,5-10'« см-3); S-Zi-In07Ga03As0 65P0 35 (0,15 мкм-. 2-10" см-3); S-^-In0 58Ga0 42As083P007 (0,15 мкм; 2-10" 'см-3)'; '-^--In0 53Ga0 47As (10 мкм; 8- IO'5 CM-3); 9 — подводящий контакт; 10 — подложка n+-GaAs; 11 — волноводный слой /I-GaAs; 12 — фоточувствнтельный слой IllGaAs- 13 — контакт Шоткн На рнс. 6.11.6: / —Ge-ЛФД; 2 — p—t—n-днод; 3 — InGaAs-ЛФД

.157 родействие выросло по крайней мере на 2 порядка. Высокая квантовая эффективность приемников (более 80%) достигается при использовании окна из широкозонного материала и просветляющего покрытия.

Лавинные фотодиоды на основе InGaAs/InGaAsP/InP позволяют получить длительность импульса фотоотклика менее 200 пс при умеренном коэффициенте умножения (JW^lO) и характеризуются произведением MB-15... 20 ГГц. Однако подобная структура с раздельными областями поглощения света и умножения фототока, в которой была уменьшена общая толщина обедненной области InGaAs (для уменьшения времени пролета свободных носителей), использована подложка с низким сопротивлением (для уменьшения постоянной времени RC), введен дополнительный переходный слой InGaAsP (для эффективного удаления дырок, захваченных на поверхностях раздела гетеропереходов) и увеличена концентрация носителей в области умножения InP (для уменьшения времени нарастания лавины), позволила создать высокоскоростной InGaAs/InGaAsP/InP-ЛФД с рекордно высоким значением MB (60 ГГц) [176].

Схема данного ЛФД показана на рис. 6.11,а. Использовалась подложка InP, ориентированная по плоскости (100) и легированная цинком (Na^ ЫО19 см^3). Слои наращивались методом жид-кофазной эпитакоии. Мезаструктура с освещением со стороны подложки монтировалась в корпус с низкой (<0,1 пФ) емкостью. Диаметр фоточувствительной площадки составил 50 мкм, квантовая эффективность 62%. Минимальная длительность импульса фототока равнялась 80 пс и определялась вкладами РС-постоян-ной (ДС—35 пс) и эффективного времени пролета, включающего время нарастания лавины (т«45 пс). Произведение Af? = 60 ГГц имело место при 8<А1<20. Все измерения проводились на длине волны излучения 1,3 мкм.

В настоящее время многие ЛФД изготавливаются в мезаструк-турной геометрии. Однако получение высоконадежных детекторов и расширение их области высокой спектральной чувствительности требует перехода к планарной геометрии [175]. Важной задачей при создании планарных структур является формирование охранного кольца, которое имеет значительно большее напряжение пробоя, чем у лавинного перехода. Охранные кольца удовлетворительного качества можно формировать в InP низкотемпературной диффузией Zn или Cd, диффузией Cd через пленку SiO2 или имплантацией ионов Be+.

В планарной InGaAs/InGaAsP/InP-структуре ЛФД было достигнуто значение MB= 35 ГГц при времени установления лавины 4 пс [177]. На подложке ге+-1пР методом эпитаксии из газовой фазы были последовательно выращены слои: га-1пР (буферный), M--InGaAs (толщина 3...3,5 мкм, N= (3... 8) IO15 см-3), ra-InGaAsP (<0,1 мкм, <; IOie см-3), re-InP (1... 1,5 мкм, 2-Ю18 см-3) и re--InP (1,5...2 мкм, 3-Ю15 см-3). Защитное кольцо формировалось имплантацией ионов Be+ (с дозой 5-Ю13 см-2 158 и энергией 100 кэВ), а р+—га-переход для светочувствительной области — диффузией Cd. Для пассивации и просветления поверхности плазменным распылением наносился двойной слой SiN5JSiO2. Омические контакты к InP р+- и га+-типа формировались путем нанесения слоев Ti/Pt/Au и Au : Ge/Ni соответственно и последующим их вжиганием. Напряжение пробоя составляло 60 ... 70 В, усиленный темновой ток—1 ... 10 нА, коэффициент избыточного шума F = 5-..6 при М = 10, емкость перехода не превышала 0,5 пФ. Значение MB— 35 ГГц наблюдалось в полосе 0,8... 2 ГГц.

Чувствительность фотоприемника в значительной мере определяется уровнем шумов электронных лредусилителей, лучшие из которых выполнены на СВЧ-ПТ на основе GaAs с малой емкостью. На рис. 6.11,6 приведены рекордные чувствительности различных фотодетекторов для вероятности ошибки Ю-9, выраженные через среднее число фотонов на один бит [178]. Такая мера чувствительности представляется удобной, так как она не зависит от скорости передачи информации и длины волны излучения. Наклонные штриховые линии определяют эквивалентную чувствительность S3 для K= 1,55 мкм, выраженную в децибелах по отношению к уровню мощности 1 мВт.

Чувствительность детекторов на основе InGaAs/InP-p—і—га-фотодиодов с усилителями на GaAs-ПТ выше, чем у германиевых ЛФД с предусилителями на биполярных транзисторах на основе кремния из-за гораздо более низкого уровня шумов усилителей на GaAs-ПТ, имеющих высокое входное сопротивление и малую входную емкость, по сравнению с усилителями на биполярных транзисторах, имеющих низкое входное сопротивление ((Rbx = = 50 Ом). Наивысшую чувствительность имеют InGaAs-ЛФД, объединенные с усилителями на GaAs-ПТ, так как первые обеспечивают высокое усиление, а последние — низкий уровень шумов. Значения чувствительности при скоростях передачи 420 Мбит/с и 1 Гбит/с (рис. 6.11,6) получены для ЛФД-ПТ с общей входной емкостью 1 пФ, а при скоростях 2 и 4 Гбит/с — для схемы с емкостью 0,63 пФ-
Предыдущая << 1 .. 64 65 66 67 68 69 < 70 > 71 72 73 74 75 76 .. 103 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed