Yr egwyddor a'r sefyllfa bresenol offotosynhwyrydd eirlithriadau (Synhwyrydd ffoto APD) Rhan Dau
2.2 strwythur sglodion APD
Strwythur sglodion rhesymol yw gwarant sylfaenol dyfeisiau perfformiad uchel.Mae dyluniad strwythurol APD yn bennaf yn ystyried amser cyson RC, dal twll ar heterojunction, amser cludo cludwyr trwy ranbarth disbyddu ac yn y blaen.Crynhoir datblygiad ei strwythur isod:
(1) Strwythur sylfaenol
Mae'r strwythur APD symlaf yn seiliedig ar y ffotodiod PIN, mae'r rhanbarth P a'r rhanbarth N wedi'u dopio'n drwm, a chyflwynir y rhanbarth math N neu P-math dwbl-ymlid yn y rhanbarth P cyfagos neu'r rhanbarth N i gynhyrchu electronau eilaidd a thwll. parau, er mwyn gwireddu ymhelaethu ar y ffotogyfrwng cynradd.Ar gyfer deunyddiau cyfres InP, oherwydd bod cyfernod ionization effaith twll yn fwy na'r cyfernod ionization effaith electron, mae rhanbarth ennill dopio math N fel arfer yn cael ei osod yn rhanbarth P.Mewn sefyllfa ddelfrydol, dim ond tyllau sy'n cael eu chwistrellu i'r rhanbarth ennill, felly gelwir y strwythur hwn yn strwythur chwistrellu twll.
(2) Mae amsugno ac ennill yn cael eu gwahaniaethu
Oherwydd nodweddion bwlch band eang InP (InP yw 1.35eV ac InGaAs yw 0.75eV), mae InP fel arfer yn cael ei ddefnyddio fel y deunydd parth ennill ac InGaAs fel y deunydd parth amsugno.
(3) Cynigir y strwythurau amsugno, graddiant ac ennill (SAGM) yn y drefn honno
Ar hyn o bryd, mae'r rhan fwyaf o ddyfeisiau APD masnachol yn defnyddio deunydd InP / InGaAs, InGaAs fel yr haen amsugno, InP o dan faes trydan uchel (> 5x105V / cm) heb ddadelfennu, gellir ei ddefnyddio fel deunydd parth ennill.Ar gyfer y deunydd hwn, dyluniad yr APD hwn yw bod y broses eirlithriadau yn cael ei ffurfio yn yr InP math N trwy wrthdrawiad tyllau.O ystyried y gwahaniaeth mawr yn y bwlch band rhwng InP ac InGaAs, mae'r gwahaniaeth lefel ynni o tua 0.4eV yn y band falens yn golygu bod y tyllau a gynhyrchir yn haen amsugno InGaAs wedi'u rhwystro ar ymyl yr heterojunction cyn cyrraedd yr haen lluosydd InP ac mae'r cyflymder yn fawr lleihau, gan arwain at amser ymateb hir a lled band cul yr APD hwn.Gellir datrys y broblem hon trwy ychwanegu haen drawsnewid InGaAsP rhwng y ddau ddeunydd.
(4) Cynigir y strwythurau amsugno, graddiant, gwefr ac ennill (SAGCM) yn y drefn honno
Er mwyn addasu dosbarthiad maes trydan yr haen amsugno a'r haen ennill ymhellach, cyflwynir yr haen wefriad i ddyluniad y ddyfais, sy'n gwella cyflymder ac ymatebolrwydd y ddyfais yn fawr.
(5) Strwythur SAGCM wedi'i wella gan resonator (RCE).
Yn y dyluniad gorau posibl uchod o synwyryddion traddodiadol, rhaid inni wynebu'r ffaith bod trwch yr haen amsugno yn ffactor gwrth-ddweud ei gilydd ar gyfer cyflymder dyfais ac effeithlonrwydd cwantwm.Gall trwch tenau yr haen amsugno leihau'r amser cludo cludwr, felly gellir cael lled band mawr.Fodd bynnag, ar yr un pryd, er mwyn cael effeithlonrwydd cwantwm uwch, mae angen i'r haen amsugno fod â thrwch digonol.Gall yr ateb i'r broblem hon fod yn strwythur ceudod soniarus (RCE), hynny yw, mae'r Bragg Reflector (DBR) wedi'i ddosbarthu wedi'i ddylunio ar waelod a brig y ddyfais.Mae'r drych DBR yn cynnwys dau fath o ddeunyddiau gyda mynegai plygiannol isel a mynegai plygiant uchel mewn strwythur, ac mae'r ddau yn tyfu bob yn ail, ac mae trwch pob haen yn cwrdd â thonfedd golau digwyddiad 1/4 yn y lled-ddargludydd.Gall strwythur resonator y synhwyrydd fodloni'r gofynion cyflymder, gellir gwneud trwch yr haen amsugno yn denau iawn, a chynyddir effeithlonrwydd cwantwm yr electron ar ôl sawl adlewyrchiad.
(6) Strwythur canllaw tonnau ymyl-cyplu (WG-APD)
Ateb arall i ddatrys gwrth-ddweud gwahanol effeithiau trwch haen amsugno ar gyflymder dyfais ac effeithlonrwydd cwantwm yw cyflwyno strwythur waveguide ymyl-cyplu.Mae'r strwythur hwn yn mynd i mewn i olau o'r ochr, oherwydd bod yr haen amsugno yn hir iawn, mae'n hawdd cael effeithlonrwydd cwantwm uchel, ac ar yr un pryd, gellir gwneud yr haen amsugno yn denau iawn, gan leihau'r amser cludo cludwr.Felly, mae'r strwythur hwn yn datrys y ddibyniaeth wahanol o led band ac effeithlonrwydd ar drwch yr haen amsugno, a disgwylir iddo gyflawni cyfradd uchel ac effeithlonrwydd cwantwm uchel APD.Mae proses WG-APD yn symlach na phroses RCE APD, sy'n dileu'r broses baratoi cymhleth o ddrych DBR.Felly, mae'n fwy ymarferol yn y maes ymarferol ac yn addas ar gyfer cysylltiad optegol awyren gyffredin.
3. Casgliad
Datblygiad eirlithriadffotosynhwyrydddeunyddiau a dyfeisiau yn cael eu hadolygu.Mae cyfraddau ionization gwrthdrawiad electron a thyllau o ddeunyddiau InP yn agos at rai InAlAs, sy'n arwain at broses ddwbl y ddau symbion cludwr, sy'n gwneud yr amser adeiladu eirlithriadau yn hirach a chynyddodd y sŵn.O'u cymharu â deunyddiau InAlAs pur, mae gan strwythurau ffynnon cwantwm InGaAs (P) / InAlAs ac In (Al) GaAs / InAlAs gymhareb gynyddol o gyfernodau ïoneiddiad gwrthdrawiad, felly gellir newid y perfformiad sŵn yn fawr.O ran strwythur, datblygir strwythur SAGCM wedi'i wella gan resonator (RCE) a strwythur canllaw tonnau ymyl-gyplu (WG-APD) er mwyn datrys gwrthddywediadau gwahanol effeithiau trwch haen amsugno ar gyflymder dyfais ac effeithlonrwydd cwantwm.Oherwydd cymhlethdod y broses, mae angen ymchwilio ymhellach i gymhwysiad ymarferol llawn y ddau strwythur hyn.
Amser postio: Tachwedd-14-2023