啥是UTC-PD？UTC-PD是如何定义的

今年ECOC，根特和IMEC提交了一个基于氮化硅波导与InP基UTC-PD异质集成的探测器，3dB带宽达到了155GHz

但是，他们只给了测试的一些参数，并没有给出基本探测器结构，默认大家知道啥是UTC-PD

Uni Travelling Carrier Photo Diode，单边载流子的光电探测二极管。

D：Diode二极管，就是PN型二极管，用于探测光学Photo信号的二极管。叫做PD

咱们光模块里天天用的PIN型、APD型，都属于PD。

用PIN型探测器来解释，在P型和N型半导体中间夹一层吸收层材料。咱光模块的P/N半导体，有两种常用材料，Si或者InP，光吸收层材料也有两种常用材料，Ge或者InGaAs。

PN之间夹的吸收层材料，一般不掺杂，叫做本征半导体Intrinsic，所以简称P-I-N型探测器。

吸收层一般不掺杂，但二般情况就会掺杂了，要解决的问题和UTC是一个思路，只是不同的方法而已。

普通的PIN探测器，从光信号到电信号，有几个步骤

光跑进来，吸收层把光的能量转换为一对儿电子/空穴载流子，电子和空穴再跑出去，形成电流信号。

光跑进来的路线，可以是从垂直方向来，也可以从水平方向来，不是今天的重点。

要完成光信号到电信号的一个完整转换，电子空穴的载流子收集是一对困难户。他们的收集速度很慢，是制约带宽的主要瓶颈。

电子和空穴的载流子收集，他们很慢，还能继续分，空穴是倒数第一，电子是倒数第二

在2020合集第697页，2021合集上第481页，吸收层部分掺杂，可提高空穴的载流子收集速度，从而提高带宽。

这句话重新理解一下，就是虽然空穴是倒数第一，但是常规的高速探测器依然没有抛弃他，而是通过掺杂来帮助空穴跑的稍微快一点。

UTC就比较狠，直接放弃空穴，只用自由电子做载流子，所以叫单边载流子型探测器。

给出来的结构，主要工作量在于挡住空穴，不要参与这项高速工作，只把电子收集出来即可。

小结：

普通PIN型探测器，光生载流子，再把载流子收集起来做为电流信号，载流子的收集速度是整个器件运行的瓶颈。

空穴的速度，最慢，比电子还慢一些，是瓶颈中的瓶颈。

通过吸收层减薄/收窄吸收层等基本结构设计，让空穴和电子都能缩短渡越路程，降低渡越时间，可提高带宽。但牺牲了灵敏度。

通过吸收层P型掺杂，让最最慢的空穴速度，略微提高一些，可提高带宽。

以上都是双边载流子型的探测器。

如果通过阻挡层，以及吸收层重P掺杂，彻底放弃空穴，只保留电子做为携带信息的载流子，则可以进一步提高带宽。这就是UTC-PD。

审核编辑：刘清