የፎቶኒክ የተቀናጀ የወረዳ ቁሳቁስ ስርዓቶችን ማወዳደር

የፎቶኒክ የተቀናጀ የወረዳ ቁሳቁስ ስርዓቶችን ማወዳደር
ምስል 1 የሁለት የቁሳቁስ ስርዓቶችን፣ የኢንዲየም ፎስፈረስ (InP) እና የሲሊከን (Si) ንጽጽር ያሳያል። የኢንዲየም ብርቅዬነት ኢንፒን ከሲ የበለጠ ውድ ቁሳቁስ ያደርገዋል። በሲሊከን ላይ የተመሰረቱ ወረዳዎች አነስተኛ የኤፒታክሲያል እድገትን ስለሚያካትቱ፣ በሲሊኮን ላይ የተመሰረቱ ወረዳዎች ምርት ብዙውን ጊዜ ከኢንፒ ወረዳዎች የበለጠ ነው። በሲሊኮን ላይ የተመሰረቱ ወረዳዎች ውስጥ፣ ጀርማኒየም (Ge)፣ ይህም ብዙውን ጊዜ በፎቶዲቴክተር(የብርሃን መመርመሪያዎች), የኤፒታክሲያል እድገትን ይፈልጋል፣ በInP ስርዓቶች ውስጥ ደግሞ ተገብሮ የሞገድ መመሪያዎች እንኳን በኤፒታክሲያል እድገት መዘጋጀት አለባቸው። የኤፒታክሲያል እድገት እንደ ክሪስታል ኢንጎት ካሉ ነጠላ ክሪስታል እድገት የበለጠ የጉድለት ጥግግት ይኖረዋል። የInP ሞገድ መመሪያዎች ከፍተኛ የማጣቀሻ ኢንዴክስ ንፅፅር ያላቸው ሲሆን በሲሊኮን ላይ የተመሰረቱ የሞገድ መመሪያዎች ደግሞ በትራንስቨርስ እና ሎንግታሪየስ ውስጥ ከፍተኛ የማጣቀሻ ኢንዴክስ ንፅፅር አላቸው፣ ይህም በሲሊኮን ላይ የተመሰረቱ መሳሪያዎች አነስተኛ የታጠፈ ራዲየስ እና ሌሎች የበለጠ የታመቁ መዋቅሮችን እንዲያገኙ ያስችላቸዋል። InGaAsP ቀጥተኛ የባንድ ክፍተት አለው፣ Si እና Ge ግን የላቸውም። በዚህም ምክንያት፣ የInP ቁስ ስርዓቶች በሌዘር ውጤታማነት ረገድ የላቀ ናቸው። የInP ስርዓቶች ውስጣዊ ኦክሳይድ እንደ Si፣ ሲሊኮን ዳይኦክሳይድ (SiO2) ውስጣዊ ኦክሳይድ የተረጋጋ እና ጠንካራ አይደሉም። ሲሊከን ከInP የበለጠ ጠንካራ ቁሳቁስ ሲሆን ትላልቅ የዋፈር መጠኖችን ማለትም ከ300 ሚሜ (በቅርቡ ወደ 450 ሚሜ የሚሻሻል) በInP. InP ውስጥ ከ75 ሚሜ ጋር ሲነጻጸር እንዲጠቀሙ ያስችላል።ሞዱለተሮችብዙውን ጊዜ በኳንተም-የተገደበ የስታርክ ተጽእኖ ላይ የተመሰረተ ሲሆን ይህም በሙቀት ምክንያት በሚከሰተው የባንድ ጠርዝ እንቅስቃሴ ምክንያት የሙቀት መጠን ስሜታዊ ነው። በአንጻሩ፣ በሲሊኮን ላይ የተመሰረቱ ሞዱለተሮች የሙቀት መጠን ጥገኝነት በጣም ትንሽ ነው።

የሲሊኮን ፎከኒክስ ቴክኖሎጂ በአጠቃላይ ለዝቅተኛ፣ ለአጭር ጊዜ እና ከፍተኛ መጠን ላላቸው ምርቶች (በዓመት ከ1 ሚሊዮን በላይ ቁርጥራጮች) ብቻ ተስማሚ እንደሆነ ይታሰባል። ይህ የሆነበት ምክንያት ጭምብልን እና የልማት ወጪዎችን ለማሰራጨት ከፍተኛ መጠን ያለው የዋፈር አቅም እንደሚያስፈልግ በሰፊው ተቀባይነት ስላለው እናየሲሊኮን ፎተኒክስ ቴክኖሎጂከከተማ ወደ ከተማ በክልል እና ለረጅም ጊዜ በሚጓዙ የምርት አፕሊኬሽኖች ላይ ጉልህ የሆነ የአፈጻጸም ጉዳቶች አሉት። እንደ እውነቱ ከሆነ ግን፣ ተቃራኒው እውነት ነው። በዝቅተኛ ዋጋ፣ በአጭር ክልል፣ ከፍተኛ ምርት ባላቸው አፕሊኬሽኖች፣ ቀጥ ያለ ጎድጓዳ ወለል አመንጪ ሌዘር (VCSEL) እናቀጥተኛ-ሞዱሌት ሌዘር (የዲኤምኤል ሌዘር)፡ በቀጥታ የተለዋወጠ ሌዘር ከፍተኛ የፉክክር ጫና ይፈጥራል፣ እና ሌዘሮችን በቀላሉ ማዋሃድ የማይችል በሲሊኮን ላይ የተመሰረተ ፎተኒክ ቴክኖሎጂ ድክመት ከፍተኛ ጉዳት ሆኗል። በተቃራኒው፣ በሜትሮ፣ የረጅም ርቀት አፕሊኬሽኖች፣ የሲሊኮን ፎተኒክ ቴክኖሎጂን እና ዲጂታል ሲግናል ማቀነባበሪያ (DSP) አንድ ላይ በማዋሃድ ምርጫ ምክንያት (ብዙውን ጊዜ በከፍተኛ የሙቀት መጠን አካባቢዎች ውስጥ ነው)፣ ሌዘሩን መለየት የበለጠ ጠቃሚ ነው። በተጨማሪም፣ የተቀናጀ የመመርመሪያ ቴክኖሎጂ የሲሊኮን ፎተኒክ ቴክኖሎጂን ጉድለቶች በከፍተኛ ደረጃ ሊሸፍን ይችላል፣ ለምሳሌ የጨለማው ፍሰት ከአካባቢያዊ ኦስሲሌተር ፎቶኩርተር በጣም ያነሰ ነው። በተመሳሳይ ጊዜ፣ ጭምብል እና የልማት ወጪዎችን ለመሸፈን ከፍተኛ መጠን ያለው የዋፈር አቅም ያስፈልጋል ብሎ ማሰብም ስህተት ነው፣ ምክንያቱም የሲሊኮን ፎተኒክ ቴክኖሎጂ በጣም ከተራቀቁ ተጓዳኝ የብረት ኦክሳይድ ሴሚኮንዳክተሮች (CMOS) በጣም የሚበልጡ የኖድ መጠኖችን ስለሚጠቀም፣ የሚያስፈልጉት ጭምብሎች እና የምርት ሂደቶች በአንጻራዊነት ርካሽ ናቸው።