2-Zoll-, 3-Zoll- und 4-Zoll-InP-Epitaxie-Wafer-Substrat für APD-Lichtdetektoren für Glasfaserkommunikation oder LiDAR

2-Zoll-, 3-Zoll- und 4-Zoll-InP-Epitaxie-Wafer-Substrat-APD-Lichtdetektor für Glasfaserkommunikation oder LiDAR (Abbildung)

Kurzbeschreibung:

InP-Epitaxiesubstrate dienen als Basismaterial für die Herstellung von APDs. Üblicherweise wird ein Halbleitermaterial mittels Epitaxie auf das Substrat aufgebracht. Gängige Materialien sind beispielsweise Silizium (Si), Galliumarsenid (GaAs) und Galliumnitrid (GaN) mit exzellenten photoelektrischen Eigenschaften. Der APD-Photodetektor ist ein spezieller Photodetektortyp, der den Lawineneffekt zur Verstärkung des Detektionssignals nutzt. Beim Auftreffen von Photonen auf die APD werden Elektron-Loch-Paare erzeugt. Die Beschleunigung dieser Ladungsträger durch ein elektrisches Feld kann zur Bildung weiterer Ladungsträger führen – ein sogenannter Lawineneffekt –, der den Ausgangsstrom deutlich verstärkt.
Epitaktische Wafer, die mittels MOCvD hergestellt werden, stehen im Fokus von Anwendungen für Lawinenfotodioden (APD). Die Absorptionsschicht besteht aus U-InGaAs mit einer Hintergrunddotierung <5E14. Als Funktionsschicht kann InP oder InAlAs verwendet werden. Das epitaktische InP-Substrat ist das Basismaterial für die APD-Herstellung und bestimmt die Leistungsfähigkeit des optischen Detektors. APD-Fotodetektoren sind hochempfindliche Fotodetektoren, die in der Kommunikationstechnik, Sensorik und Bildgebung weit verbreitet sind.

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Merkmale

Zu den wichtigsten Merkmalen der InP-Laser-Epitaxieschicht gehören

1. Bandlückencharakteristik: InP besitzt eine schmale Bandlücke und eignet sich daher für die Detektion von langwelligem Infrarotlicht, insbesondere im Wellenlängenbereich von 1,3 μm bis 1,5 μm.
2. Optische Eigenschaften: InP-Epitaxieschichten weisen gute optische Eigenschaften auf, wie z. B. Lichtstärke und externe Quanteneffizienz bei verschiedenen Wellenlängen. Beispielsweise betragen die Lichtstärke und die externe Quanteneffizienz bei 480 nm 11,2 % bzw. 98,8 %.
3. Ladungsträgerdynamik: InP-Nanopartikel (NPs) zeigen während des epitaxialen Wachstums ein doppelt exponentielles Abklingverhalten. Die schnelle Abklingzeit wird der Ladungsträgerinjektion in die InGaAs-Schicht zugeschrieben, während die langsame Abklingzeit mit der Ladungsträgerrekombination in den InP-NPs zusammenhängt.
4. Hochtemperatureigenschaften: Das AlGaInAs/InP-Quantenfilmmaterial weist hervorragende Eigenschaften bei hohen Temperaturen auf, wodurch ein Austreten von Strom effektiv verhindert und die Hochtemperatureigenschaften des Lasers verbessert werden können.
5. Herstellungsverfahren: InP-Epitaxieschichten werden üblicherweise mittels Molekularstrahlepitaxie (MBE) oder metallorganischer chemischer Gasphasenabscheidung (MOCVD) auf dem Substrat aufgebracht, um qualitativ hochwertige Schichten zu erhalten.
Aufgrund dieser Eigenschaften finden InP-Laser-Epitaxie-Wafer wichtige Anwendungen in der optischen Faserkommunikation, der Quantenschlüsselverteilung und der optischen Fernerkennung.

Zu den Hauptanwendungen von InP-Laser-Epitaxietabletten gehören:

1. Photonik: InP-Laser und -Detektoren werden in großem Umfang in der optischen Kommunikation, in Rechenzentren, in der Infrarotbildgebung, in der Biometrie, in der 3D-Sensorik und in LiDAR eingesetzt.

2. Telekommunikation: InP-Materialien finden wichtige Anwendung bei der großflächigen Integration von Silizium-basierten Langwellenlasern, insbesondere in der optischen Faserkommunikation.

3. Infrarotlaser: Anwendungen von InP-basierten Quantenfilmlasern im mittleren Infrarotbereich (z. B. 4-38 Mikrometer), einschließlich Gassensorik, Sprengstoffdetektion und Infrarotbildgebung.

4. Siliziumphotonik: Durch heterogene Integrationstechnologie wird der InP-Laser auf ein Siliziumsubstrat übertragen, um eine multifunktionale optoelektronische Siliziumintegrationsplattform zu bilden.

5. Hochleistungslaser: InP-Materialien werden zur Herstellung von Hochleistungslasern verwendet, wie z. B. InGaAsP-InP-Transistorlaser mit einer Wellenlänge von 1,5 Mikrometern.

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Detailliertes Diagramm

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