Astratt: L-istruttura bażika u l-prinċipju tax-xogħol tal-fotodetettur tal-valanga (Photodetector APD) huma introdotti, il-proċess ta 'evoluzzjoni ta' l-istruttura ta 'l-apparat huwa analizzat, l-istatus ta' riċerka attwali huwa deskritt fil-qosor, u l-iżvilupp futur ta 'APD huwa studjat b'mod prospettiv.
1. Introduzzjoni
Photodetector huwa apparat li jikkonverti sinjali tad-dawl f'sinjali elettriċi. F 'aPhotodetector tas-semikondutturi, it-trasportatur iġġenerat bir-ritratti eċċitati mill-foton inċidentali jidħol fiċ-ċirkwit estern taħt il-vultaġġ ta 'preġudizzju applikat u jifforma fotokurrent li jista' jitkejjel. Anke fir-rispons massimu, fotodijodu PIN jista 'jipproduċi biss par ta' pari ta 'toqba ta' elettroni fil-biċċa l-kbira, li huwa apparat mingħajr qligħ intern. Għal rispons akbar, tista 'tintuża fotodiodi ta' valanga (APD). L-effett ta 'amplifikazzjoni ta' APD fuq il-fotokorri huwa bbażat fuq l-effett ta 'ħabta ta' 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' toqba ta 'elettroni. Dan il-proċess huwa reazzjoni fil-katina, sabiex il-par ta 'pari ta' toqba ta 'l-elettroni ġġenerati mill-assorbiment tad-dawl jistgħu jipproduċu numru kbir ta' pari ta 'toqba ta' elettroni u jiffurmaw fotokurrent sekondarju kbir. Għalhekk, l-APD għandu rispons għoli u qligħ intern, li jtejjeb il-proporzjon sinjal-ħoss tal-apparat. L-APD se tintuża prinċipalment f'distanza twila jew sistemi ta 'komunikazzjoni tal-fibra ottika 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 titjieb il-kompetittività internazzjonali tal-oqsma relatati.
2. Żvilupp tekniku ta 'Fotodetettur tal-Avalanche(Photodetector APD)
2.1 Materjali
(1)Photodetector SI
It-teknoloġija tal-materjal SI hija teknoloġija matura li tintuża ħafna fil-qasam tal-mikroelettronika, iżda mhix adatta għall-preparazzjoni ta 'apparati fil-firxa tat-tul ta' mewġa ta '1.31mm u 1.55mm li ġeneralment huma aċċettati fil-qasam tal-komunikazzjoni ottika.
(2) ge
Għalkemm ir-rispons spettrali ta 'GE APD huwa adattat għar-rekwiżiti ta' telf baxx u dispersjoni baxxa fit-trasmissjoni tal-fibra ottika, hemm diffikultajiet kbar fil-proċess ta 'preparazzjoni. Barra minn hekk, il-proporzjon tar-rata tal-jonizzazzjoni tal-elettroni u tat-toqob GE huwa qrib () 1, u għalhekk huwa diffiċli li tħejji 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 tal-multiplikatur. Il-quċċata ta 'assorbiment ta' materjal IN0.53Ga0.47As hija 1.65mm, 1.31mm, 1.55mm tul ta 'mewġa huwa madwar 104cm-1 koeffiċjent ta' assorbiment għoli, li huwa l-materjal preferut għas-saff ta 'assorbiment ta' ditekter tad-dawl fil-preżent.
(4)Photodetector Ingaas/ InPhotodetector
Billi tagħżel Ingaasp bħala s-saff li jassorbi d-dawl u l-INP bħala s-saff tal-multiplikatur, APD b'tul ta 'mewġa ta' rispons ta '1-1.4mm, effiċjenza kwantistika għolja, kurrent skur baxx u qligħ ta' valanga għolja jista 'jkun ippreparat. Billi tagħżel komponenti differenti tal-liga, tinkiseb l-aħjar prestazzjoni għal tulijiet ta 'mewġ speċifiċi.
(5) Ingaas / inalas
Il-materjal IN0.52al0.48As għandu vojt fil-medda (1.47ev) u ma jassorbix fil-firxa tat-tul ta 'mewġa ta' 1.55mm. Hemm evidenza li saff epitassjali rqiq in0.52al0.48As jista 'jikseb karatteristiċi ta' qligħ aħjar minn INP bħala saff ta 'multiplikatur taħt il-kundizzjoni ta' injezzjoni ta 'elettroni pura.
(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 ta' APD. Ir-riżultati juru li r-rata ta 'jonizzazzjoni tal-kolliżjoni tas-saff tal-multiplikatur tista' titjieb billi jiġu introdotti l-INGAAS (P) / inalas u fl-istrutturi ta 'superlattice GAAS / inalas. Bl-użu tal-istruttura Superlattice, l-inġinerija tal-banda tista 'tikkontrolla artifiċjalment il-kontinwità tat-tarf tal-medda asimmetrika bejn il-faxxa tal-konduzzjoni u l-valuri tal-faxxa tal-valenza, u tiżgura li d-diskontinwità tal-faxxa tal-konduzzjoni hija ħafna ikbar mill-iskontinwità tal-faxxa tal-valenza (ΔEC >> ΔEV). Meta mqabbel ma 'materjali bl-ingrossa InGaaS, ir-rata ta' jonizzazzjoni tal-elettronizzazzjoni tal-bir (a) ta 'ingaas / inalas hija miżjuda 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 ta' jonizzazzjoni ta 'l-elettroni ħafna iktar mill-kontribuzzjoni ta' l-enerġija tat-toqba għar-rata ta 'jonizzazzjoni tat-toqob (B). Il-proporzjon (k) tar-rata ta 'jonizzazzjoni ta' l-elettroni għar-rata ta 'jonizzazzjoni tat-toqob tiżdied. Għalhekk, prodott ta 'bandwidth ta' qligħ għoli (GBW) u prestazzjoni baxxa ta 'ħoss jistgħu jinkisbu billi jiġu applikati strutturi ta' superlattice. Madankollu, din l-istruttura tal-bir kwantum ingaaS / inalas, li tista 'żżid il-valur k, hija diffiċli biex tapplika għal riċevituri ottiċi. Dan minħabba li l-fattur multiplikatur li jaffettwa r-rispons massimu huwa limitat mill-kurrent skur, mhux mill-istorbju multiplikatur. F'din l-istruttura, il-kurrent skur huwa kkawżat prinċipalment mill-effett tal-mini tas-saff tal-bir IngaaS b'distakk ta 'faxxa dejqa, u għalhekk l-introduzzjoni ta' liga kwaternarja ta 'banda wiesgħa, bħal Ingaasp jew inalgaAs, minflok ingaas bħala s-saff tal-bir ta' l-istruttura tal-bir kwantistiku jista 'jrażżan il-kurrent skur.
Ħin ta 'wara: Novda-13-2023