ترجمه آنالیز عملکرد آشکارساز شاتکی با کاواک رزونانس Ge بر روی Si

توضیحات

عنوان فارسی: آنالیز عملکرد آشکارساز شاتکی بهبود یافته با کاواک رزونانس Ge بر روی Si در طول موج 1.55 میکرو متر

عنوان انگلیسی مقاله ترجمه شده:

Performance Analysis of a Ge-on-Si Resonant Cavity Enhaced Schottky Photodetetor for Optical Communication at 1.55

مقدمه:

در این مقاله عملکرد آنالیز عملکرد آشکارساز شاتکی بهبود یافته با کاواک رزونانس Ge بر روی Si در طول موج 1.55 میکرو متر ،با در نظر گرفتن اثرات تحدید حامل ها در سطح هترو Si/Ge تحت بررسی قرار گرفت.تاخیر زمان انتقال و اتلاف حامل ها توسط بازترکیب نیز در مدل ،برای محاسبه جریان نوری ،پهنای باند ،بازده کوانتومی و حاصلضرب بازده کوانتومی-پهنای باند دیود نوری در نظر گرفته شد. نتایج نشان میدهد که در بایاس های کم ، اثر تحدید حامل نقش مهمی در پهنای باند و بازده کوانتومی آشکارساز نوری ایفا میکند.در مقاله طراحی بهینه در بایاس های مختلف برای آشکارساز معرفی شده است.نویز معادل پهنای باند ،جریان تاریکی و حداقل توان قابل آشکارسازی را در بایاس ها و ابعاد مختلف ساختار و همچنین اثر تحدید حامل ها را در سطح هترو نشان میدهد.

کلمات کلیدی: پاسخ فرکانس. پهنای باند 3-دسی بل. بازده کوانتومی. حفره رزونانس افزایش حسگر نور شاتکی. نویز پهنای باند معادل. حداقل توان قابل تشخیص

معرفی

در سالهای اخیر ، ارتباطات فیبر نوری نقش مهمی را در توسعه سریع تکنولوژِی اطلاعات بازی میکند.استفاده وسع و روز افزون از ارتباطات داده ،توسعه تکنولوژِی الکترونیک نوری را برای اجزای فوتونیک و سیستم هایی با بازده کافی و سرعت بالای پاسخ دهی را اجتناب ناپذیر ساخت [1].به علت سرعت بالای ذاتی و قابلیت زیاد انتقال داده در یک سیستم ارتباطات نوری ،تلاش های زیادی برای ارتقای سیستم ها از الکترونیکی به نوری انجام شد.آشکارسازهایی با سرعت زیاد و نویز کم در بسیاری از عملیات نوری مورد تقاضا هستند مانن شبکه های محلی اتصال تراشه به تراشه ،ارتباطات فیبر به خانه و غیره [2].معمولا موج موجبر های انتقال اطلاعات در فواصل طولانی دارای حداقل دیسپرشن و حداقل تضعیف هستند به خصوص در فیبرهای نوری سیلیکا ،محققان تلاش زیادی را انجام دادند برای ساختن مدارهای مجتمع الکترونیک نوری (OEIC) که در طول موج کار میکنند [2-4] . هنگامیکه تعداد زیادی از وسیله ها بر روی سک تراشه جمع شده اند ،انتخاب ماده برای طراحی دستگاههای فوتونیک بسیار حیاتی است .آشکارسازهایی که برای سیستم های ارتباطی استفاده میشوند معمولا  از مواد نیمه هادی گروه 3و 4 ساخته شده اند .[5-6]اگر چه ترکیب نمیه هادی های گروه 3و 4 و آلیاژهای آنها عملکرد خوبی را نشان میدهد ،اما مهمترین عیب آنها این است که قیمت آنها بسیار زیاد است به خصوص در لینک های ارتباطی با مسافت کوتاه.بنابراین آشکارسازهای ساخته شده از Si به دلایل زیر جالب به نظر میرسند.قیمت ماده کم است و Si یک ماده طبیعی است که به وفور در طبیعت یافت میشود.همیچنین عایق های ساخته شده از Si مانند SiO₂ و Si₃N₄ خواص بهتری نسبت به سایر عایق ها دارند و پروسه های ساخت آنها نسبت به سایر عایق ها بیشتر توسعه یافته است. Si هدایت الکتریکی  سه برابر بیشتر از GaAs  دارد که نیاز به کاهش دمای بیرونی را کمتر میکند.که هنگامیکه تعداد زیادی از وسایل بر روی یک تراشه قرار میگیرند و فرکانس ساعت افزایش میابد و مصرف توان افزایش میابد ،بسیار مهم است.[7]چندین مشکل اصلی در استفاده از Si به عنوان آشکارساز وجود دارد.طول موج قطع Si ،است و بنابراین برای آشکار سازی در طول موج های  مناسب نیست. همچنین چون ماده با گاف انرژی غیر مستقیم است بنابراین جذب آن بسیار کم است.مسکلات جذب خیلی کم و طول موج قطع با استفاده از ماده نیمه هادی از گروه چهارم با گاف انرژی کوچک ،Ge حل میشود[2,8,9].اگرچه Ge  نیز مانند Si یک ماده با گاف انرژِ غیر مستقیم است (E_g=0.66Ev) اما گاف انرزی مستقیم آن (E_g=0.8Ev) فقط 140meVبالاتر از گاف انرژی غالب غیر مستقیم است.بنابراین Ge در محدوده طول موج  ضریب جذب نوری بالاتری دارد.در هر حالت عدم انطباق شبکه ای 4% بین Si,Ge چالش بزرگی در ساخت مدارهای مجتمع یکپارچه و با کیفیت خوب ایجاد میکند.اخیرا یک پروسه دو مرحله ای خلا شدید/CVD که با یک مرحله آننلینگ گرمایی دنبال میشود ،کشف شده است که با این روش لایه های اپی Ge روی Si رشد داده میشود و چگالی جا به جا شدگی Ge را تا حد زایدی کاهش داده است.[10-11]دستاورد های تکنولوژی در رشد فیلم های Ge با کیفیت خوب بر روی ویفر های Si استفاده از آشکارسازهای Ge با قیمت کم را در باند های ارتباطی نزدیک مادون قرمز و تصویر برداری طیفی با وضوح زیاد و بازده کوانتومی بالا را امکان پذیر ساخته است.در این مقاله عملکرد آشکارساز های شاتکی بهبود یافته با کاواک رزونانس ژرمانیومی برای ارتباطات نوری مورد تحقیق قرار گرفته است.آشگارسازهای شانکی برای پروسه های ساخت ساده ،بسیار جذاب هستند که اجتماع ساده وسایل جدا از هم را با مدارهای نجتمع را امکانپذیر میسازد[12].یک لایه اکتیو نازک ،پهنای باند آشکارساز نوری را افزایش میدهد در حالیکه یک لایه ضخیم تر برای بازده بیشتر مناسب تر است.برای افزایش حساسیت آشکار ساز ،بازده کوانتومی باید بدون کاهش پهنای باند آن افزایش یابد.که این کار با قرار دادن آشکارساز در یک کاواک رزونانس امکان پذیر میشود[2,13,14]حساسیت آشکارساز عمدتا توسط نویز کنترل میشود .ن.یز گرمایی و شات نویز دو نوع مهم از نویزهای آشکارساز محسوب میشوند[15-16]در اینجا باید توجه شود که به علت گسستگی باند در سطح Si/Ge حامل ها به تله می افتند و بنابراین بر روی نویز ناشی از انتقال حامل ها در وسیله تاثیر میگذارد.

توجه:

• برای دانلود فایل word کامل ترجمه لطفا اقدام به خرید فرمایید.
• پس از خرید بلافاصله لینک دانلود فایل برای شما ایمیل خواهد شد.