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硅光芯片能做波导、调制器、滤波器，唯独做不了 1310/1550 nm 的探测器——因为硅的带隙 1.12 eV，对应截止波长约 1100 nm，通信波段的光子能量不够，硅"看不见"。硅光要完整，必须外挂一种能吸收红外光的材料。答案是锗。
**为什么是锗**
锗的带隙 0.66 eV，吸收边延伸到约 1800 nm，轻松覆盖 O 波段到 L 波段。更关键的是，锗与硅的晶格失配只有约 4.2%，可以在硅衬底上直接选择性外延生长——这是它击败其他候选、成为硅光标准探测器方案的根本原因。
**波导型 Ge PD 的结构与 trade-off**
典型结构是波导型 PIN：光从硅波导以倏逝场耦合进上方的锗区被吸收，耗尽区打在锗里，载流子被电场扫出形成光电流。工程上有三组矛盾要权衡：
1. 锗层厚度 vs 带宽：锗层厚吸收充分，但载流子渡越时间变长、带宽下来。高速 Ge PD 把吸收区做薄到几百纳米，靠谐振增强或多次通过结构补吸收。
2. 暗电流：锗/硅界面的失配位错是暗电流的主要来源，缓冲层设计和退火工艺直接决定良率和噪声。暗电流大的 Ge PD，接收灵敏度先天吃亏。
3. 同平台集成红利：锗不只做探测器，基于 Franz-Keldysh 效应的锗硅电吸收调制器（EAM）和它是同一材料体系，可以单片集成——这是硅光在数通模块里成本能打下来的结构性原因。
**替代路线**
III-V 族键合（InGaAs PD 性能最好，但成本高、难以大规模集成）；锗锡合金（GeSn）把吸收推向中红外，还在研究阶段。现阶段 400G/800G 硅光模块的接收端，基本是 Ge PD 的天下。理解了这个格局，再看硅光厂商的工艺路线图就顺了。
**看 Ge PD 规格书抓哪几个数**
响应度：1550 nm 波段波导型 Ge PD 的响应度典型值在 0.8～1.0 A/W 量级，低于 InGaAs PD（约 1.0 A/W 以上），这是吸收系数和结构妥协的结果，链路预算里要按实测值留余量。暗电流：室温下好的工艺能做到几十 nA 量级，差的能上 μA，直接吃掉接收灵敏度——买模块时看灵敏度指标，根子上有一半是 Ge PD 暗电流决定的。带宽：50G/lane 时代要求 PD 带宽 35 GHz 以上，锗层减薄 + 行波电极结构是常规解法，代价是响应度再打折扣。选型时响应度、暗电流、带宽三个数一起看，单看一个都容易踩坑。
**为什么是锗**
锗的带隙 0.66 eV，吸收边延伸到约 1800 nm，轻松覆盖 O 波段到 L 波段。更关键的是，锗与硅的晶格失配只有约 4.2%，可以在硅衬底上直接选择性外延生长——这是它击败其他候选、成为硅光标准探测器方案的根本原因。
**波导型 Ge PD 的结构与 trade-off**
典型结构是波导型 PIN：光从硅波导以倏逝场耦合进上方的锗区被吸收，耗尽区打在锗里，载流子被电场扫出形成光电流。工程上有三组矛盾要权衡：
1. 锗层厚度 vs 带宽：锗层厚吸收充分，但载流子渡越时间变长、带宽下来。高速 Ge PD 把吸收区做薄到几百纳米，靠谐振增强或多次通过结构补吸收。
2. 暗电流：锗/硅界面的失配位错是暗电流的主要来源，缓冲层设计和退火工艺直接决定良率和噪声。暗电流大的 Ge PD，接收灵敏度先天吃亏。
3. 同平台集成红利：锗不只做探测器，基于 Franz-Keldysh 效应的锗硅电吸收调制器（EAM）和它是同一材料体系，可以单片集成——这是硅光在数通模块里成本能打下来的结构性原因。
**替代路线**
III-V 族键合（InGaAs PD 性能最好，但成本高、难以大规模集成）；锗锡合金（GeSn）把吸收推向中红外，还在研究阶段。现阶段 400G/800G 硅光模块的接收端，基本是 Ge PD 的天下。理解了这个格局，再看硅光厂商的工艺路线图就顺了。
**看 Ge PD 规格书抓哪几个数**
响应度：1550 nm 波段波导型 Ge PD 的响应度典型值在 0.8～1.0 A/W 量级，低于 InGaAs PD（约 1.0 A/W 以上），这是吸收系数和结构妥协的结果，链路预算里要按实测值留余量。暗电流：室温下好的工艺能做到几十 nA 量级，差的能上 μA，直接吃掉接收灵敏度——买模块时看灵敏度指标，根子上有一半是 Ge PD 暗电流决定的。带宽：50G/lane 时代要求 PD 带宽 35 GHz 以上，锗层减薄 + 行波电极结构是常规解法，代价是响应度再打折扣。选型时响应度、暗电流、带宽三个数一起看，单看一个都容易踩坑。
