Anotacija: pagrindinė lavinos fotodetektoriaus struktūra ir darbo principas (APD fotodetektorius) Įvedami, analizuojamas įrenginio struktūros evoliucijos procesas, apibendrinta dabartinė tyrimo būsena, o būsimas APD vystymasis yra perspektyviai ištirtas.
1. Įvadas
Fotodetektorius yra įrenginys, kuris paverčia šviesos signalus į elektrinius signalus. APuslaidininkių fotodetektorius, fotožraus sugeneruotas nešiklis, susijęs su įvykio fotonu, patenka į išorinę grandinę pagal taikomą paklaidų įtampą ir sudaro išmatuojamą foto srovę. Net ir esant maksimaliam reagavimui, PIN fotodiodas gali gaminti tik porą elektronų skylių porų, o tai yra įrenginys, neturintis vidinio padidėjimo. Norint didesniam reagavimui, gali būti naudojamas lavinos fotodiodas (APD). APD amplifikacijos poveikis fotokuracijai grindžiamas jonizacijos susidūrimo efektu. Esant tam tikroms sąlygoms, pagreitinta elektronai ir skylės gali gauti pakankamai energijos, kad galėtų susidurti su grotelėmis, kad būtų sukurta nauja elektronų skylių porų pora. Šis procesas yra grandininė reakcija, todėl elektronų skylių porų, kurias sukuria šviesos absorbcija, pora gali sukelti daugybę elektronų skylių porų ir sudaryti didelę antrinę fotokurę. Todėl APD turi aukštą reagavimą ir vidinį padidėjimą, o tai pagerina įrenginio signalo ir triukšmo santykį. APD daugiausia bus naudojamas tolimose ar mažesnėse optinio pluošto ryšių sistemose su kitais gautos optinės galios apribojimais. Šiuo metu daugelis optinių prietaisų ekspertų labai optimistiškai vertina APD perspektyvas ir mano, kad APD tyrimai yra būtini siekiant sustiprinti susijusių sričių tarptautinį konkurencingumą.
2. Techninė plėtra„Avalanche“ fotodetektorius(APD fotodetektorius)
2.1 Medžiagos
(1)SI Photodetector
SI medžiagos technologija yra subrendusi technologija, plačiai naudojama mikroelektronikos srityje, tačiau ji netinka ruošiant prietaisus, kurių bangos ilgis yra 1,31 mm ir 1,55 mm, kurie visuotinai priimami optinio ryšio lauke.
(2) GE
Nors GE APD spektrinis atsakas tinka mažų nuostolių ir mažos dispersijos reikalavimams optinio pluošto perdavimo metu, paruošimo procese kyla didelių sunkumų. Be to, GE elektronų ir skylių jonizacijos greičio santykis yra artimas () 1, todėl sunku paruošti aukšto našumo APD įrenginius.
(3) IN0.53GA0.47AS/INP
Tai yra efektyvus būdas pasirinkti 4.53GA0.47A, kaip APD ir INP šviesos absorbcijos sluoksnį kaip daugiklio sluoksnį. IN0,53GA0,47AS absorbcijos smailė yra 1,65 mm, 1,31 mm, 1,55 mm bangos ilgis yra apie 104 cm-1 aukšto absorbcijos koeficientas, kuris yra tinkamiausias medžiaga, skirta šiuo metu šviesos detektoriaus absorbcijos sluoksniui.
(4)„Ingaas“ fotodetektorius/Infotodetektorius
Pasirinkus „InGaasp“ kaip šviesos sugeriantį sluoksnį ir INP kaip daugiklio sluoksnį, APD, kurio atsako bangos ilgis yra 1–1,4 mm, gali būti paruoštas aukštas kvantinis efektyvumas, žemos tamsios srovės ir didelio lavinos padidėjimas. Pasirinkus skirtingus lydinio komponentus, pasiekiamas geriausias konkrečių bangų ilgių našumas.
(5) Ingaas/Inalas
IN0.52AL0.48AS medžiaga turi juostos tarpą (1.47EV) ir nesugeria 1,55 mm bangos ilgio diapazone. Yra įrodymų, kad plonas 0.52Al0.48as epitaksinis sluoksnis gali gauti geresnes padidėjimo charakteristikas nei INP kaip daugybinis sluoksnis, esant gryno elektronų injekcijos sąlygoms.
(6) Ingaas/Ingaas (P)/Inalas ir Ingaas/In (Al) GaAs/Inalas
Medžiagų poveikio jonizacijos greitis yra svarbus veiksnys, turintis įtakos APD veikimui. Rezultatai rodo, kad daugiklio sluoksnio susidūrimo jonizacijos greitį galima patobulinti įvedant „InGaaS“ (P) /Inalas ir (Al) GaAs /Inalas superlatūros struktūras. Naudodama superleptice struktūrą, juostos inžinerija gali dirbtinai valdyti asimetrinį juostos krašto netolygumą tarp laidumo juostos ir valentinės juostos verčių ir užtikrinti, kad laidumo juostos netolygumas būtų daug didesnis nei valentinės juostos nepertraukiamumas (ΔEC >> ΔEV). Palyginti su „InGaas“ biriaisiais medžiagomis, „Ingaas“/„Inalas“ kvantinio šulinio elektronų jonizacijos greitis (A) žymiai padidėja, o elektronai ir skylės įgauna papildomos energijos. Dėl ΔEC >> ΔEV galima tikėtis, kad elektronų gauta energija padidina elektronų jonizacijos greitį daug daugiau nei skylių energijos indėlis į skylių jonizacijos greitį (B). Didėja elektronų jonizacijos greičio ir skylių jonizacijos greičio santykis (k). Todėl labai padidėjusį produktą (GBW) ir mažą triukšmo veikimą galima gauti naudojant superleptice struktūras. Tačiau šį „IngaaS“/„Inalas“ kvantinės šulinių struktūros APD, kuris gali padidinti k vertę, sunku pritaikyti optiniams imtuvams. Taip yra todėl, kad daugiklio faktorius, turintis įtakos maksimaliam reagavimui, riboja tamsi srovė, o ne daugiklio triukšmas. Šioje struktūroje tamsiąją srovę daugiausia lemia „Ingaas“ šulinio sluoksnio tuneliuojantis poveikis su siauros juostos tarpu, taigi, įvedus plataus juostos tarpo ketvirtinį lydinį, tokį kaip „Ingaasp“ ar „Inalgaas“, o ne „Ingaas“ kaip šulinio sluoksnį kvantinės šulinio struktūros gali slopinti tamsią srovę.
Pašto laikas: 2012 m. Lapkričio 13 d