今年ECOC，根特和IMEC提交了一個(gè)基于氮化硅波導(dǎo)與InP基UTC-PD異質(zhì)集成的探測(cè)器，3dB帶寬達(dá)到了155GHz

但是，他們只給了測(cè)試的一些參數(shù)，并沒有給出基本探測(cè)器結(jié)構(gòu)，默認(rèn)大家知道啥是UTC-PD

Uni Travelling Carrier Photo Diode，單邊載流子的光電探測(cè)二極管。

D：Diode二極管，就是PN型二極管，用于探測(cè)光學(xué)Photo信號(hào)的二極管。叫做PD

咱們光模塊里天天用的PIN型、APD型，都屬于PD。

用PIN型探測(cè)器來解釋，在P型和N型半導(dǎo)體中間夾一層吸收層材料。咱光模塊的P/N半導(dǎo)體，有兩種常用材料，Si或者InP，光吸收層材料也有兩種常用材料，Ge或者InGaAs。

PN之間夾的吸收層材料，一般不摻雜，叫做本征半導(dǎo)體Intrinsic，所以簡(jiǎn)稱P-I-N型探測(cè)器。

吸收層一般不摻雜，但二般情況就會(huì)摻雜了，要解決的問題和UTC是一個(gè)思路，只是不同的方法而已。

普通的PIN探測(cè)器，從光信號(hào)到電信號(hào)，有幾個(gè)步驟

光跑進(jìn)來，吸收層把光的能量轉(zhuǎn)換為一對(duì)兒電子/空穴載流子，電子和空穴再跑出去，形成電流信號(hào)。

光跑進(jìn)來的路線，可以是從垂直方向來，也可以從水平方向來，不是今天的重點(diǎn)。

要完成光信號(hào)到電信號(hào)的一個(gè)完整轉(zhuǎn)換，電子空穴的載流子收集是一對(duì)困難戶。他們的收集速度很慢，是制約帶寬的主要瓶頸。

電子和空穴的載流子收集，他們很慢，還能繼續(xù)分，空穴是倒數(shù)第一，電子是倒數(shù)第二

在2020合集第697頁，2021合集上第481頁，吸收層部分摻雜，可提高空穴的載流子收集速度，從而提高帶寬。

這句話重新理解一下，就是雖然空穴是倒數(shù)第一，但是常規(guī)的高速探測(cè)器依然沒有拋棄他，而是通過摻雜來幫助空穴跑的稍微快一點(diǎn)。

UTC就比較狠，直接放棄空穴，只用自由電子做載流子，所以叫單邊載流子型探測(cè)器。

給出來的結(jié)構(gòu)，主要工作量在于擋住空穴，不要參與這項(xiàng)高速工作，只把電子收集出來即可。

小結(jié)：

普通PIN型探測(cè)器，光生載流子，再把載流子收集起來做為電流信號(hào)，載流子的收集速度是整個(gè)器件運(yùn)行的瓶頸。

空穴的速度，最慢，比電子還慢一些，是瓶頸中的瓶頸。

通過吸收層減薄/收窄吸收層等基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，讓空穴和電子都能縮短渡越路程，降低渡越時(shí)間，可提高帶寬。但犧牲了靈敏度。

通過吸收層P型摻雜，讓最最慢的空穴速度，略微提高一些，可提高帶寬。

以上都是雙邊載流子型的探測(cè)器。

如果通過阻擋層，以及吸收層重P摻雜，徹底放棄空穴，只保留電子做為攜帶信息的載流子，則可以進(jìn)一步提高帶寬。這就是UTC-PD。

審核編輯：劉清