Il-prinċipju u s-sitwazzjoni preżenti ta 'Fotodetettur tal-Avalanche (Photodetector APD) It-tieni parti
2.2 Struttura taċ-Ċippa APD
Struttura ta 'ċippa raġonevoli hija l-garanzija bażika ta' apparati ta 'prestazzjoni għolja. Id-disinn strutturali ta 'APD jikkunsidra prinċipalment kostanti tal-ħin RC, qbid ta' toqob f'ħin ta 'żmien, ħin ta' transitu ta 'trasportatur fir-reġjun ta' eżawriment u l-bqija. L-iżvilupp tal-istruttura tiegħu huwa deskritt hawn taħt:
(1) Struttura bażika
L-aktar struttura APD sempliċi hija bbażata fuq il-fotodiodi tal-brilli, ir-reġjun P u n-N huma doped ħafna, u r-reġjun doppju doppju tat-tip N jew tat-tip P huwa introdott fir-reġjun P li jmissu magħhom jew fir-reġjun N biex jiġġenera elettroni sekondarji u pari ta 'toqob, sabiex jirrealizza l-amplifikazzjoni tal-fotokorritur primarju. Għal materjali tas-serje INP, minħabba li l-koeffiċjent tal-jonizzazzjoni tal-impatt tat-toqba huwa akbar mill-koeffiċjent tal-jonizzazzjoni tal-impatt tal-elettroni, ir-reġjun tal-qligħ tad-doping tat-tip N ġeneralment jitqiegħed fir-reġjun P. F'sitwazzjoni ideali, toqob biss huma injettati fir-reġjun tal-qligħ, u għalhekk din l-istruttura tissejjaħ struttura injettata bit-toqba.
(2) L-assorbiment u l-qligħ huma distinti
Minħabba l-karatteristiċi tal-faxxa wiesgħa ta 'l-INP (INP huwa 1.35EV u INGAAs huwa 0.75ev), l-INP ġeneralment jintuża bħala l-materjal taż-żona tal-qligħ u l-INGAAs bħala l-materjal taż-żona ta' assorbiment.
(3) L-istrutturi ta 'assorbiment, gradjent u qligħ (SAGM) huma proposti rispettivament
Fil-preżent, il-biċċa l-kbira tal-apparati APD kummerċjali jużaw materjal INP / INGAAS, ingaas bħala s-saff ta 'assorbiment, INP taħt kamp elettriku għoli (> 5x105V / cm) mingħajr tqassim, jista' jintuża bħala materjal ta 'qligħ. Għal dan il-materjal, id-disinn ta 'dan l-APD huwa li l-proċess ta' valanga huwa ffurmat fl-INP tat-tip N mill-ħabta tat-toqob. Meta wieħed iqis id-differenza kbira fid-distakk tal-medda bejn l-INP u l-INGAAs, id-differenza fil-livell ta 'enerġija ta' madwar 0.4EV fil-medda tal-valenza tagħmel it-toqob iġġenerati fis-saff ta 'assorbiment InGaaS imxekkel fit-tarf tal-heterojunction qabel ma jintlaħaq is-saff multiplikatur INP u l-veloċità titnaqqas ħafna, li tirriżulta f'ħin twil ta' rispons u faxxa ta 'rispons twil ta' dan l-APD. Din il-problema tista 'tissolva billi żżid saff ta' transizzjoni InGAASP bejn iż-żewġ materjali.
(4) L-istrutturi ta 'assorbiment, gradjent, ħlas u qligħ (SAGCM) huma proposti rispettivament
Sabiex tiġi aġġustata aktar id-distribuzzjoni tal-kamp elettriku tas-saff ta 'assorbiment u s-saff tal-qligħ, is-saff tat-tagħbija huwa introdott fid-disinn tal-apparat, li jtejjeb ħafna l-veloċità u r-rispons tal-apparat.
(5) Struttura SAGCM imsaħħa (RCE) tar-reżonatur
Fid-disinn ottimali ta 'hawn fuq ta' ditekters tradizzjonali, irridu niffaċċjaw il-fatt li l-ħxuna tas-saff ta 'assorbiment hija fattur kontradittorju għall-veloċità tal-apparat u l-effiċjenza kwantistika. Il-ħxuna rqiqa tas-saff li jassorbi tista 'tnaqqas il-ħin ta' transitu tal-ġarr, u għalhekk jista 'jinkiseb wisa' tal-frekwenza kbira. Madankollu, fl-istess ħin, sabiex tinkiseb effiċjenza kwantistika ogħla, is-saff ta 'assorbiment jeħtieġ li jkollu ħxuna suffiċjenti. Is-soluzzjoni għal din il-problema tista 'tkun l-istruttura tal-kavità reżonanti (RCE), jiġifieri, ir-riflettur Bragg distribwit (DBR) huwa ddisinjat fil-qiegħ u l-parti ta' fuq tal-apparat. Il-mera DBR tikkonsisti f’ L-istruttura tar-reżonatur tad-ditekter tista 'tissodisfa r-rekwiżiti tal-veloċità, il-ħxuna tas-saff ta' assorbiment tista 'ssir irqiqa ħafna, u l-effiċjenza kwantistika ta' l-elettroni tiżdied wara diversi riflessjonijiet.
(6) Struttura tal-mewġ akkoppjata bit-tarf (WG-APD)
Soluzzjoni oħra biex issolvi l-kontradizzjoni ta 'effetti differenti tal-ħxuna tas-saff ta' assorbiment fuq il-veloċità tal-apparat u l-effiċjenza kwantistika hija li tintroduċi struttura ta 'waveguide akkoppjata fuq it-tarf. Din l-istruttura tidħol fid-dawl mill-ġenb, minħabba li s-saff ta 'assorbiment huwa twil ħafna, huwa faċli li tinkiseb effiċjenza kwantistika għolja, u fl-istess ħin, is-saff ta' assorbiment jista 'jsir irqiq ħafna, u jnaqqas il-ħin ta' transitu tal-ġarr. Għalhekk, din l-istruttura ssolvi d-dipendenza differenti tal-wisa 'tal-frekwenza u l-effiċjenza fuq il-ħxuna tas-saff ta' assorbiment, u huwa mistenni li jikseb rata għolja u effiċjenza kwantistika għolja APD. Il-proċess ta 'WG-APD huwa aktar sempliċi minn dak ta' RCE APD, li jelimina l-proċess ta 'preparazzjoni kkumplikat ta' mera DBR. Għalhekk, huwa aktar fattibbli fil-qasam prattiku u adattat għal konnessjoni ottika tal-pjan komuni.
3. Konklużjoni
L-iżvilupp ta 'valangaPhotodetectorMaterjali u apparati huma riveduti. Ir-rati ta 'jonizzazzjoni tal-kolliżjoni tal-elettroni u tat-toqob ta' materjali INP huma qrib dawk ta 'inalas, li jwassal għall-proċess doppju taż-żewġ simboli tat-trasportatur, li jagħmel il-ħin tal-bini tal-valanga itwal u l-istorbju żdied. Meta mqabbel ma 'materjali ta' inalas puri, ingaas (p) / inalas u f '(al) gaas / inalas strutturi kwantistiċi għandhom proporzjon akbar ta' koeffiċjenti ta 'jonizzazzjoni ta' kolliżjoni, u għalhekk il-prestazzjoni tal-ħoss tista 'tinbidel ħafna. F'termini ta 'struttura, l-istruttura ta' sagcm imsaħħa (RCE) tar-reżonatur u l-istruttura tal-mewġ akkoppjata bit-tarf (WG-APD) huma żviluppati sabiex isolvu l-kontradizzjonijiet ta 'effetti differenti ta' ħxuna ta 'saff ta' assorbiment fuq il-veloċità tal-apparat u l-effiċjenza kwantistika. Minħabba l-kumplessità tal-proċess, l-applikazzjoni prattika sħiħa ta 'dawn iż-żewġ strutturi jeħtieġ li tiġi esplorata aktar.
Ħin ta 'wara: Nov-14-2023