Astratt: L-istruttura bażika u l-prinċipju tax-xogħol tal-photodetector tal-valanga (Photodetector APD) huma introdotti, il-proċess ta 'evoluzzjoni tal-istruttura tal-apparat jiġi analizzat, l-istatus attwali tar-riċerka huwa miġbur fil-qosor, u l-iżvilupp futur tal-APD jiġi studjat prospettivament.
1. Introduzzjoni
Photodetector huwa apparat li jikkonverti sinjali tad-dawl f'sinjali elettriċi. Fi afotodetector semikonduttur, it-trasportatur iġġenerat bir-ritratti eċċitati mill-foton inċident jidħol fiċ-ċirkwit estern taħt il-vultaġġ tal-polarizzazzjoni applikat u jifforma fotokurrent li jista 'jitkejjel. Anke fir-rispons massimu, photodiode PIN jista 'jipproduċi biss par ta' pari ta 'elettron-toqba l-aktar, li huwa apparat mingħajr gwadann intern. Għal rispons akbar, jista 'jintuża photodiode tal-valanga (APD). L-effett ta 'amplifikazzjoni tal-APD fuq il-fotokurrent huwa bbażat fuq l-effett tal-ħabta tal-jonizzazzjoni. Taħt ċerti kundizzjonijiet, l-elettroni u t-toqob aċċellerati jistgħu jiksbu biżżejjed enerġija biex jaħbtu mal-kannizzata biex jipproduċu par ġdid ta 'pari ta' elettron-toqba. Dan il-proċess huwa reazzjoni katina, sabiex il-par ta 'pari ta' elettron-toqba ġġenerati minn assorbiment tad-dawl jista 'jipproduċi numru kbir ta' pari ta 'elettron-toqba u jifforma fotokurrent sekondarju kbir. Għalhekk, APD għandu rispons għoli u qligħ intern, li jtejjeb il-proporzjon tas-sinjal għall-ħoss tal-apparat. APD se jintuża prinċipalment f'sistemi ta 'komunikazzjoni tal-fibra ottika fuq distanza twila jew iżgħar b'limitazzjonijiet oħra fuq il-qawwa ottika riċevuta. Fil-preżent, ħafna esperti tal-apparat ottiku huma ottimisti ħafna dwar il-prospetti tal-APD, u jemmnu li r-riċerka tal-APD hija meħtieġa biex ittejjeb il-kompetittività internazzjonali tal-oqsma relatati.
2. Żvilupp tekniku ta 'photodetector tal-valanga(Fotodetector APD)
2.1 Materjali
(1)Si photodetector
It-teknoloġija tal-materjal Si hija teknoloġija matura li tintuża ħafna fil-qasam tal-mikroelettronika, iżda mhix adattata għall-preparazzjoni ta 'apparati fil-medda ta' wavelength ta '1.31mm u 1.55mm li huma ġeneralment aċċettati fil-qasam tal-komunikazzjoni ottika.
(2)Ġe
Għalkemm ir-rispons spettrali ta 'Ge APD huwa adattat għar-rekwiżiti ta' telf baxx u dispersjoni baxxa fit-trażmissjoni tal-fibra ottika, hemm diffikultajiet kbar fil-proċess ta 'preparazzjoni. Barra minn hekk, il-proporzjon tar-rata tal-jonizzazzjoni tal-elettroni u t-toqba ta 'Ge huwa qrib () 1, għalhekk huwa diffiċli li jiġu ppreparati apparati APD ta' prestazzjoni għolja.
(3)In0.53Ga0.47As/InP
Huwa metodu effettiv biex tagħżel In0.53Ga0.47As bħala s-saff ta 'assorbiment tad-dawl ta' APD u InP bħala s-saff multiplikatur. Il-quċċata ta 'assorbiment tal-materjal In0.53Ga0.47As hija 1.65mm, 1.31mm, 1.55mm wavelength hija madwar 104cm-1 koeffiċjent ta' assorbiment għoli, li huwa l-materjal preferut għas-saff ta 'assorbiment ta' detector tad-dawl fil-preżent.
(4)Fotodetector InGaAs/Fifotodetector
Billi tagħżel InGaAsP bħala s-saff li jassorbi d-dawl u InP bħala s-saff multiplikatur, jistgħu jiġu ppreparati APD b'wavelength ta 'rispons ta' 1-1.4mm, effiċjenza quantum għolja, kurrent skur baxx u qligħ għoli ta 'valanga. Billi tagħżel komponenti ta 'liga differenti, tinkiseb l-aħjar prestazzjoni għal wavelengths speċifiċi.
(5)InGaAs/InAlAs
Materjal In0.52Al0.48As għandu band gap (1.47eV) u ma jassorbix fil-medda ta 'wavelength ta' 1.55mm. Hemm evidenza li saff epitassjali rqiq In0.52Al0.48As jista 'jikseb karatteristiċi ta' gwadann aħjar minn InP bħala saff multiplikatur taħt il-kondizzjoni ta 'injezzjoni ta' elettroni pur.
(6)InGaAs/InGaAs (P)/InAlAs u InGaAs/In (Al) GaAs/InAlAs
Ir-rata ta 'jonizzazzjoni tal-impatt tal-materjali hija fattur importanti li jaffettwa l-prestazzjoni tal-APD. Ir-riżultati juru li r-rata ta 'jonizzazzjoni tal-ħabta tas-saff tal-multiplikatur tista' titjieb billi jiġu introdotti strutturi ta 'superlattice InGaAs (P) / InAlAs u In (Al) GaAs / InAlAs. Billi tuża l-istruttura superlattice, l-inġinerija tal-faxxa tista 'tikkontrolla b'mod artifiċjali d-diskontinwità tat-tarf tal-faxxa asimmetrika bejn il-faxxa tal-konduzzjoni u l-valuri tal-faxxa ta' valenza, u tiżgura li d-diskontinwità tal-faxxa tal-konduzzjoni hija ħafna akbar mid-diskontinwità tal-faxxa ta 'valenza (ΔEc>>ΔEv). Meta mqabbel ma 'materjali bl-ingrossa ta' InGaAs, ir-rata ta 'jonizzazzjoni ta' l-elettroni tal-bir quantum InGaAs/InAlAs (a) tiżdied b'mod sinifikanti, u l-elettroni u t-toqob jiksbu enerġija żejda. Minħabba ΔEc>>ΔEv, jista 'jkun mistenni li l-enerġija miksuba mill-elettroni żżid ir-rata tal-jonizzazzjoni tal-elettroni ħafna aktar mill-kontribuzzjoni tal-enerġija tat-toqba għar-rata tal-jonizzazzjoni tat-toqba (b). Il-proporzjon (k) tar-rata ta 'jonizzazzjoni tal-elettroni għar-rata ta' jonizzazzjoni tat-toqba jiżdied. Għalhekk, prodott għoli ta 'gain-bandwidth (GBW) u prestazzjoni ta' storbju baxx jistgħu jinkisbu bl-applikazzjoni ta 'strutturi superlattiċi. Madankollu, din l-istruttura tal-bir quantum InGaAs/InAlAs APD, li tista 'żżid il-valur k, hija diffiċli biex tapplika għal riċevituri ottiċi. Dan għaliex il-fattur multiplikatur li jaffettwa r-rispons massimu huwa limitat mill-kurrent skur, mhux mill-istorbju multiplikatur. F'din l-istruttura, il-kurrent skur huwa prinċipalment ikkawżat mill-effett tal-mini tas-saff tal-bir InGaAs b'distakk tal-faxxa dejqa, għalhekk l-introduzzjoni ta 'liga kwaternarja b'distakk wiesa', bħal InGaAsP jew InAlGaAs, minflok InGaAs bħala s-saff tal-bir. tal-istruttura tal-bir quantum jistgħu jrażżnu l-kurrent skur.
Ħin tal-post: Nov-13-2023