ସିଲିକନ୍-ଆଧାରିତ ଅପ୍ଟୋଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ସ ପାଇଁ, ସିଲିକନ୍ ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟର
ଫଟୋଡେଟେକ୍ଟର୍ସ |ଆଲୋକ ସଙ୍କେତଗୁଡ଼ିକୁ ବୈଦ୍ୟୁତିକ ସଙ୍କେତରେ ପରିଣତ କରେ, ଏବଂ ତଥ୍ୟ ସ୍ଥାନାନ୍ତର ହାରରେ ଉନ୍ନତି ହେବା ସହିତ, ସିଲିକନ୍-ଆଧାରିତ ଅପ୍ଟୋଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ସ ପ୍ଲାଟଫର୍ମ ସହିତ ସମନ୍ୱିତ ହାଇ-ସ୍ପିଡ୍ ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟରଗୁଡ଼ିକ ପରବର୍ତ୍ତୀ ପିଢ଼ିର ଡାଟା ସେଣ୍ଟର ଏବଂ ଟେଲିକମ୍ୟୁନିକେସନ୍ ନେଟୱାର୍କ ପାଇଁ ପ୍ରମୁଖ ପାଲଟିଛି। ଏହି ଲେଖାଟି ସିଲିକନ୍ ଆଧାରିତ ଜର୍ମାନିୟମ୍ (Ge କିମ୍ବା Si ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟର) ଉପରେ ଗୁରୁତ୍ୱ ଦେଇ ଉନ୍ନତ ହାଇ-ସ୍ପିଡ୍ ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟରଗୁଡ଼ିକର ଏକ ସାରାଂଶ ପ୍ରଦାନ କରିବ।ସିଲିକନ୍ ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟରଗୁଡ଼ିକସମନ୍ୱିତ ଅପ୍ଟୋଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ସ ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା ପାଇଁ।
ସିଲିକନ୍ ପ୍ଲାଟଫର୍ମରେ ନିକଟ ଇନଫ୍ରାରେଡ୍ ଆଲୋକ ଚିହ୍ନଟ ପାଇଁ ଜର୍ମାନିୟମ୍ ଏକ ଆକର୍ଷଣୀୟ ସାମଗ୍ରୀ କାରଣ ଏହା CMOS ପ୍ରକ୍ରିୟା ସହିତ ସୁସଙ୍ଗତ ଏବଂ ଦୂରସଂଚାର ତରଙ୍ଗଦୈର୍ଘ୍ୟରେ ଅତ୍ୟନ୍ତ ଶକ୍ତିଶାଳୀ ଅବଶୋଷଣ କରେ। ସବୁଠାରୁ ସାଧାରଣ Ge/Si ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟର ଗଠନ ହେଉଛି ପିନ୍ ଡାୟୋଡ୍, ଯେଉଁଥିରେ ଆଭ୍ୟନ୍ତରୀଣ ଜର୍ମାନିୟମ୍ P-ଟାଇପ୍ ଏବଂ N-ଟାଇପ୍ ଅଞ୍ଚଳ ମଧ୍ୟରେ ସ୍ୟାଣ୍ଡୱିଚ୍ ହୋଇଥାଏ।
ଡିଭାଇସ୍ ଗଠନ ଚିତ୍ର 1 ଏକ ସାଧାରଣ ଭୂଲମ୍ବ ପିନ୍ Ge କିମ୍ବାସି ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟରଗଠନ:
ମୁଖ୍ୟ ବୈଶିଷ୍ଟ୍ୟଗୁଡ଼ିକ ମଧ୍ୟରେ ଅନ୍ତର୍ଭୁକ୍ତ: ସିଲିକନ୍ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଉପରେ ବଢ଼ିଥିବା ଜର୍ମାନିୟମ୍ ଶୋଷକ ସ୍ତର; ଚାର୍ଜ ବାହକଙ୍କ p ଏବଂ n ସମ୍ପର୍କ ସଂଗ୍ରହ କରିବା ପାଇଁ ବ୍ୟବହୃତ; ଦକ୍ଷ ଆଲୋକ ଶୋଷଣ ପାଇଁ ତରଙ୍ଗ ଗାଇଡ୍ ସଂଯୋଗ।
ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ବୃଦ୍ଧି: ଦୁଇଟି ସାମଗ୍ରୀ ମଧ୍ୟରେ 4.2% ଜାଲିସ୍ ମେଳ ନ ଥିବାରୁ ସିଲିକନ୍ ଉପରେ ଉଚ୍ଚମାନର ଜର୍ମାନିୟମ୍ ଚାଷ କରିବା ଏକ ଚ୍ୟାଲେଞ୍ଜିଂ ପ୍ରକ୍ରିୟା। ସାଧାରଣତଃ ଏକ ଦୁଇ-ପଦକ୍ଷେପ ବୃଦ୍ଧି ପ୍ରକ୍ରିୟା ବ୍ୟବହୃତ ହୁଏ: ନିମ୍ନ ତାପମାତ୍ରା (300-400°C) ବଫର ସ୍ତର ବୃଦ୍ଧି ଏବଂ ଉଚ୍ଚ ତାପମାତ୍ରା (600°C ଉପରେ) ଜର୍ମାନିୟମ୍ ଜମା। ଏହି ପଦ୍ଧତି ଜାଲିସ୍ ମେଳ ନ ହେବା ଯୋଗୁଁ ହେଉଥିବା ଥ୍ରେଡିଂ ବିସ୍ଥାପନକୁ ନିୟନ୍ତ୍ରଣ କରିବାରେ ସାହାଯ୍ୟ କରେ। 800-900°C ରେ ବୃଦ୍ଧି ପରବର୍ତ୍ତୀ ଆନିଲିଂ ଥ୍ରେଡିଂ ବିସ୍ଥାପନ ଘନତାକୁ ଆହୁରି 10^7 cm^-2 କୁ ହ୍ରାସ କରେ। କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତା ବୈଶିଷ୍ଟ୍ୟ: ସବୁଠାରୁ ଉନ୍ନତ Ge/Si PIN ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟର ହାସଲ କରିପାରିବ: ପ୍ରତିକ୍ରିୟାଶୀଳତା, > 0.8A /W 1550 nm ରେ; ବ୍ୟାଣ୍ଡୱିଡଥ୍,>60 GHz; ଗାଢ଼ କରେଣ୍ଟ, -1 V ବାୟାସ୍ ରେ <1 μA।
ସିଲିକନ୍-ଆଧାରିତ ଅପ୍ଟୋଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ସ ପ୍ଲାଟଫର୍ମ ସହିତ ସମନ୍ୱୟ
ର ସମନ୍ୱୟହାଇ-ସ୍ପିଡ୍ ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟରସିଲିକନ୍-ଆଧାରିତ ଅପ୍ଟୋଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ସ ପ୍ଲାଟଫର୍ମ ସହିତ ଉନ୍ନତ ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଟ୍ରାନ୍ସସିଭର୍ ଏବଂ ଇଣ୍ଟରକନେକ୍ଟଗୁଡ଼ିକୁ ସକ୍ଷମ କରିଥାଏ। ଦୁଇଟି ମୁଖ୍ୟ ସମନ୍ୱୟ ପଦ୍ଧତି ନିମ୍ନଲିଖିତ: ଫ୍ରଣ୍ଟ-ଏଣ୍ଡ ସମନ୍ୱୟ (FEOL), ଯେଉଁଠାରେ ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟର ଏବଂ ଟ୍ରାଞ୍ଜିଷ୍ଟର ଏକକାଳୀନ ଏକ ସିଲିକନ୍ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଉପରେ ନିର୍ମିତ ହୋଇଥାଏ ଯାହା ଉଚ୍ଚ-ତାପମାତ୍ରା ପ୍ରକ୍ରିୟାକରଣ ପାଇଁ ଅନୁମତି ଦିଏ, କିନ୍ତୁ ଚିପ୍ କ୍ଷେତ୍ର ନେଇଥାଏ। ବ୍ୟାକ୍-ଏଣ୍ଡ ସମନ୍ୱୟ (BEOL)। CMOS ସହିତ ହସ୍ତକ୍ଷେପ ଏଡାଇବା ପାଇଁ ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟରଗୁଡ଼ିକ ଧାତୁ ଉପରେ ନିର୍ମିତ ହୋଇଥାଏ, କିନ୍ତୁ ନିମ୍ନ ପ୍ରକ୍ରିୟାକରଣ ତାପମାତ୍ରା ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ସୀମିତ।
ଚିତ୍ର ୨: ଏକ ହାଇ-ସ୍ପିଡ୍ Ge/Si ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟରର ପ୍ରତିକ୍ରିୟାଶୀଳତା ଏବଂ ବ୍ୟାଣ୍ଡୱିଡଥ୍
ଡାଟା ସେଣ୍ଟର ଆପ୍ଲିକେସନ୍
ପରବର୍ତ୍ତୀ ପିଢ଼ିର ଡାଟା ସେଣ୍ଟର ଇଣ୍ଟରକନେକ୍ସନରେ ହାଇ-ସ୍ପିଡ୍ ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟରଗୁଡ଼ିକ ଏକ ପ୍ରମୁଖ ଉପାଦାନ। ମୁଖ୍ୟ ପ୍ରୟୋଗଗୁଡ଼ିକ ମଧ୍ୟରେ ଅନ୍ତର୍ଭୁକ୍ତ: ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଟ୍ରାନ୍ସସିଭର: 100G, 400G ଏବଂ ଅଧିକ ହାର, PAM-4 ମଡ୍ୟୁଲେସନ୍ ବ୍ୟବହାର କରି; Aଉଚ୍ଚ ବ୍ୟାଣ୍ଡୱିଡଥ୍ ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟର(>୫୦ GHz) ଆବଶ୍ୟକ।
ସିଲିକନ୍-ଆଧାରିତ ଅପ୍ଟୋଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ ସମନ୍ୱିତ ସର୍କିଟ୍: ମଡ୍ୟୁଲେଟର୍ ଏବଂ ଅନ୍ୟାନ୍ୟ ଉପାଦାନ ସହିତ ଡିଟେକ୍ଟରର ଏକକ ସମନ୍ୱୟ; ଏକ କମ୍ପାକ୍ଟ, ଉଚ୍ଚ-କ୍ଷମତାସମ୍ପନ୍ନ ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଇଞ୍ଜିନ୍।
ବଣ୍ଟିତ ସ୍ଥାପତ୍ୟ: ବଣ୍ଟିତ କମ୍ପ୍ୟୁଟିଂ, ଷ୍ଟୋରେଜ୍ ଏବଂ ଷ୍ଟୋରେଜ୍ ମଧ୍ୟରେ ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଇଣ୍ଟରକନେକ୍ସନ୍; ଶକ୍ତି-ଦକ୍ଷ, ଉଚ୍ଚ-ବ୍ୟାଣ୍ଡୱିଡଥ୍ ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟରର ଚାହିଦାକୁ ବୃଦ୍ଧି କରୁଛି।
ଭବିଷ୍ୟତର ଦୃଷ୍ଟିକୋଣ
ସମନ୍ୱିତ ଅପ୍ଟୋଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ ହାଇ-ସ୍ପିଡ୍ ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟରର ଭବିଷ୍ୟତ ନିମ୍ନଲିଖିତ ଧାରା ଦେଖାଇବ:
ଅଧିକ ଡାଟା ହାର: 800G ଏବଂ 1.6T ଟ୍ରାନ୍ସସିଭରଗୁଡ଼ିକର ବିକାଶକୁ ପ୍ରେରଣା ଦେଉଛି; 100 GHz ରୁ ଅଧିକ ବ୍ୟାଣ୍ଡୱିଡଥ୍ ସହିତ ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟର ଆବଶ୍ୟକ।
ଉନ୍ନତ ସମନ୍ୱୟ: III-V ସାମଗ୍ରୀ ଏବଂ ସିଲିକନର ଏକକ ଚିପ୍ ସମନ୍ୱୟ; ଉନ୍ନତ 3D ସମନ୍ୱୟ ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା।
ନୂତନ ସାମଗ୍ରୀ: ଅଲ୍ଟ୍ରାଫାଷ୍ଟ ଆଲୋକ ଚିହ୍ନଟ ପାଇଁ ଦୁଇ-ପରିମାଣୀୟ ସାମଗ୍ରୀ (ଯେପରିକି ଗ୍ରାଫିନ) ଅନୁସନ୍ଧାନ; ବିସ୍ତାରିତ ତରଙ୍ଗଦୈର୍ଘ୍ୟ କଭରେଜ ପାଇଁ ଏକ ନୂତନ ଗ୍ରୁପ IV ମିଶ୍ରଧାତୁ।
ଉଦୀୟମାନ ପ୍ରୟୋଗ: LiDAR ଏବଂ ଅନ୍ୟାନ୍ୟ ସେନ୍ସିଂ ପ୍ରୟୋଗଗୁଡ଼ିକ APD; ମାଇକ୍ରୋୱେଭ୍ ଫୋଟନ୍ ପ୍ରୟୋଗଗୁଡ଼ିକର ବିକାଶକୁ ଚଳାଉଛନ୍ତି ଯାହା ପାଇଁ ଉଚ୍ଚ ରେଖାକୃତି ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟର ଆବଶ୍ୟକ।
ହାଇ-ସ୍ପିଡ୍ ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟର, ବିଶେଷକରି Ge କିମ୍ବା Si ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟର, ସିଲିକନ୍-ଆଧାରିତ ଅପ୍ଟୋଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ସ ଏବଂ ପରବର୍ତ୍ତୀ ପିଢ଼ିର ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଯୋଗାଯୋଗର ଏକ ପ୍ରମୁଖ ଚାଳକ ପାଲଟିଛି। ଭବିଷ୍ୟତର ଡାଟା ସେଣ୍ଟର ଏବଂ ଟେଲିକମ୍ୟୁନିକେସନ୍ ନେଟୱାର୍କଗୁଡ଼ିକର ବର୍ଦ୍ଧିତ ବ୍ୟାଣ୍ଡୱିଡଥ୍ ଚାହିଦା ପୂରଣ କରିବା ପାଇଁ ସାମଗ୍ରୀ, ଡିଭାଇସ୍ ଡିଜାଇନ୍ ଏବଂ ସମନ୍ୱୟ ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟାରେ ନିରନ୍ତର ଅଗ୍ରଗତି ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ। କ୍ଷେତ୍ରଟି ବିକଶିତ ହେବା ସହିତ, ଆମେ ଉଚ୍ଚ ବ୍ୟାଣ୍ଡୱିଡଥ୍, କମ୍ ଶବ୍ଦ ଏବଂ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ ଏବଂ ଫଟୋନିକ୍ ସର୍କିଟ୍ ସହିତ ନିର୍ବିଘ୍ନ ସମନ୍ୱୟ ସହିତ ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟର ଦେଖିବା ଆଶା କରିପାରିବା।
ପୋଷ୍ଟ ସମୟ: ଜାନୁଆରୀ-୨୦-୨୦୨୫