Haniaethol: Strwythur Sylfaenol ac Egwyddor Weithio Ffotodetector Avalanche (APD Photodetector) yn cael eu cyflwyno, dadansoddir proses esblygiad strwythur y ddyfais, crynhoir y statws ymchwil cyfredol, a chaiff datblygiad APD yn y dyfodol ei astudio'n rhagolygol.
1. Cyflwyniad
Mae ffotodetector yn ddyfais sy'n trosi signalau golau yn signalau trydanol. Mewn affotodetector lled -ddargludyddion, mae'r cludwr a gynhyrchir gan luniau wedi'i gyffroi gan y ffoton digwyddiad yn mynd i mewn i'r gylched allanol o dan y foltedd gogwydd cymhwysol ac yn ffurfio ffotocurrent mesuradwy. Hyd yn oed ar yr ymatebolrwydd mwyaf, dim ond pâr o barau twll electron y gall ffotodiode pin ei gynhyrchu ar y mwyaf, sy'n ddyfais heb ennill mewnol. Er mwyn mwy o ymatebolrwydd, gellir defnyddio ffotodiode eirlithriad (APD). Mae effaith ymhelaethu APD ar ffotocurrent yn seiliedig ar yr effaith gwrthdrawiad ionization. O dan rai amodau, gall yr electronau a'r tyllau carlam gael digon o egni i wrthdaro â'r dellt i gynhyrchu pâr newydd o barau twll electron. Mae'r broses hon yn adwaith cadwyn, fel y gall y pâr o barau twll electron a gynhyrchir gan amsugno golau gynhyrchu nifer fawr o barau twll electron a ffurfio ffotocurrent eilaidd mawr. Felly, mae gan APD ymatebolrwydd uchel ac enillion mewnol, sy'n gwella cymhareb signal-i-sŵn y ddyfais. Bydd APD yn cael ei ddefnyddio'n bennaf mewn systemau cyfathrebu ffibr optegol pellter hir neu lai gyda chyfyngiadau eraill ar y pŵer optegol a dderbynnir. Ar hyn o bryd, mae llawer o arbenigwyr dyfeisiau optegol yn optimistaidd iawn ynghylch rhagolygon APD, ac yn credu bod angen ymchwilio i APD i wella cystadleurwydd rhyngwladol meysydd cysylltiedig.
2. Datblygiad Technegol oAvalanche Photodetector(APD Photodetector)
2.1 Deunyddiau
(1)SI ffotodetector
Mae technoleg deunydd SI yn dechnoleg aeddfed a ddefnyddir yn helaeth ym maes microelectroneg, ond nid yw'n addas ar gyfer paratoi dyfeisiau yn yr ystod tonfedd o 1.31mm ac 1.55mm a dderbynnir yn gyffredinol ym maes cyfathrebu optegol.
(2) GE
Er bod ymateb sbectrol GE APD yn addas ar gyfer gofynion colled isel a gwasgariad isel wrth drosglwyddo ffibr optegol, mae anawsterau mawr yn y broses baratoi. Yn ogystal, mae cymhareb cyfradd ionization electron a thwll GE yn agos at () 1, felly mae'n anodd paratoi dyfeisiau APD perfformiad uchel.
(3) In0.53GA0.47As/INP
Mae'n ddull effeithiol i ddewis IN0.53GA0.47As fel haen amsugno golau APD ac INP fel yr haen lluosydd. Copa amsugno deunydd IN0.53GA0.47AS yw 1.65mm, 1.31mm, mae tonfedd 1.55mm tua chyfernod amsugno 104cm-1 o uchder, sef y deunydd a ffefrir ar gyfer haen amsugno'r synhwyrydd golau ar hyn o bryd.
(4)Ingaas Photodetector/Ynffotodetector
Trwy ddewis INDAASP fel yr haen amsugno golau ac INP fel yr haen lluosydd, gellir paratoi APD â thonfedd ymateb o 1-1.4mm, effeithlonrwydd cwantwm uchel, cerrynt tywyll isel ac enillion eirlithriad uchel uchel. Trwy ddewis gwahanol gydrannau aloi, cyflawnir y perfformiad gorau ar gyfer tonfeddi penodol.
(5) Ingaas/Inalas
Mae gan ddeunydd IN0.52AL0.48AS fwlch band (1.47EV) ac nid yw'n amsugno ar yr ystod tonfedd o 1.55mm. Mae tystiolaeth y gall haen epitaxial tenau in0.52al0.48AS gael nodweddion ennill gwell nag INP fel haen lluosydd o dan gyflwr pigiad electron pur.
(6) Ingaas/Ingaas (P)/Inalas ac Ingaas/in (Al) Gaas/Inalas
Mae cyfradd ionization effaith deunyddiau yn ffactor pwysig sy'n effeithio ar berfformiad APD. Mae'r canlyniadau'n dangos y gellir gwella cyfradd ionization gwrthdrawiad yr haen lluosydd trwy gyflwyno strwythurau superlattice GAAS /Inalas yn (Al) GaaS /Inalas. Trwy ddefnyddio'r strwythur superlattice, gall peirianneg y band reoli parhad ymyl y band anghymesur yn artiffisial rhwng y band dargludiad a gwerthoedd y band falens, a sicrhau bod diffyg parhad y band dargludiad yn llawer mwy na diffyg parhad y band valence (ΔEC >> ΔEV). O'i gymharu â deunyddiau swmp INGAAS, mae cyfradd ïoneiddio electronau ingaas/inalas cwantwm ffynnon (A) yn cynyddu'n sylweddol, ac mae electronau ac tyllau yn ennill egni ychwanegol. Oherwydd ΔEC >> ΔEV, gellir disgwyl bod yr egni a gafwyd gan electronau yn cynyddu'r gyfradd ionization electron yn llawer mwy na chyfraniad ynni twll i gyfradd ionization twll (B). Mae cymhareb (k) cyfradd ionization electron i gyfradd ionization twll yn cynyddu. Felly, gellir cael cynnyrch lled band ennill uchel (GBW) a pherfformiad sŵn isel trwy gymhwyso strwythurau superlattice. Fodd bynnag, mae'n anodd cymhwyso strwythur ffynnon Quantum INGAAS/INALAS, a all gynyddu'r gwerth K, i dderbynyddion optegol. Mae hyn oherwydd bod y ffactor lluosydd sy'n effeithio ar yr ymatebolrwydd mwyaf wedi'i gyfyngu gan y cerrynt tywyll, nid y sŵn lluosydd. Yn y strwythur hwn, mae'r cerrynt tywyll yn cael ei achosi yn bennaf gan effaith twnelu haen ffynnon Ingaas gyda bwlch band cul, felly mae cyflwyno aloi cwaternaidd bwlch band eang, fel Ingaasp neu inalgaas, yn lle Ingaas fel haen ffynnon strwythur y ffynnon cwantwm yn gallu atal y cerrynt tywyll.
Amser Post: Tachwedd-13-2023