Naujausi pasiekimaididelio jautrumo lavinų fotodetektoriai
Didelis jautrumas kambario temperatūroje 1550 nmlavinos fotodiodų detektorius
Artimųjų infraraudonųjų spindulių (SWIR) diapazone optoelektroninio ryšio ir liDAR taikymuose plačiai naudojami didelio jautrumo greitaeigiai lavinos diodai. Tačiau dabartinį artimojo infraraudonųjų spindulių lavinos fotodiodą (APD), kuriame dominuoja indžio galio arseno lavinos gedimo diodas (InGaAs APD), visada ribojo tradicinių daugiklio srities medžiagų – indžio fosfido (InP) ir indžio aliuminio arseno (InAlAs) – atsitiktinių susidūrimų jonizacijos triukšmas, dėl kurio žymiai sumažėjo įrenginio jautrumas. Bėgant metams, daugelis tyrėjų aktyviai ieško naujų puslaidininkinių medžiagų, kurios būtų suderinamos su InGaAs ir InP optoelektroninės platformos procesais ir pasižymėtų itin mažu smūgio jonizacijos triukšmo našumu, panašiu į birių silicio medžiagų.
Novatoriškas 1550 nm lavinų fotodiodų detektorius padeda kurti LiDAR sistemas
Jungtinės Karalystės ir Jungtinių Amerikos Valstijų tyrėjų komanda pirmą kartą sėkmingai sukūrė naują itin didelio jautrumo 1550 nm APD fotodetektorių (lavinos fotodetektorius), proveržis, kuris žada gerokai pagerinti LiDAR sistemų ir kitų optoelektronikos taikymų našumą.
Naujos medžiagos suteikia svarbių privalumų
Šio tyrimo akcentas – novatoriškas medžiagų panaudojimas. Tyrėjai pasirinko GaAsSb kaip sugerties sluoksnį ir AlGaAsSb kaip daugiklio sluoksnį. Ši konstrukcija skiriasi nuo tradicinio InGaAs/InP ir suteikia reikšmingų privalumų:
1. GaAsSb sugerties sluoksnis: GaAsSb turi panašų sugerties koeficientą kaip InGaAs, o perėjimas iš GaAsSb sugerties sluoksnio į AlGaAsSb (daugiklio sluoksnį) yra lengvesnis, sumažinant gaudyklių efektą ir pagerinant įrenginio greitį bei sugerties efektyvumą.
2. AlGaAsSb daugiklio sluoksnis: AlGaAsSb daugiklio sluoksnis savo našumu pranašesnis už tradicinį InP ir InAlAs daugiklio sluoksnį. Tai daugiausia atsispindi dideliame stiprinimo koeficiente kambario temperatūroje, dideliame pralaidume ir itin mažame triukšmų pertekliuje.
Su puikiais veiklos rodikliais
NaujasisAPD fotodetektorius(lavinų fotodiodų detektorius) taip pat siūlo reikšmingus našumo rodiklių patobulinimus:
1. Itin didelis stiprinimas: Itin didelis 278 stiprinimas buvo pasiektas kambario temperatūroje, o neseniai dr. Jin Xiao patobulino struktūros optimizavimą ir procesą, o maksimalus stiprinimas buvo padidintas iki M = 1212.
2. Labai mažas triukšmas: rodo labai mažą triukšmo perteklių (F < 3, stiprinimas M = 70; F < 4, stiprinimas M = 100).
3. Didelis kvantinis efektyvumas: esant maksimaliam stiprinimui, kvantinis efektyvumas siekia net 5935,3 %. Didelis temperatūros stabilumas: jautrumas gedimui žemoje temperatūroje yra apie 11,83 mV/K.
1 pav. APD perteklinis triukšmasfotodetektorių įtaisaipalyginti su kitais APD fotodetektoriais
Plačios taikymo perspektyvos
Šis naujas APD turi svarbių pasekmių liDAR sistemoms ir fotonų taikymams:
1. Pagerintas signalo ir triukšmo santykis: didelis stiprinimas ir mažas triukšmo lygis žymiai pagerina signalo ir triukšmo santykį, kuris yra labai svarbus taikant fotonų neturinčioje aplinkoje, pavyzdžiui, stebint šiltnamio efektą sukeliančias dujas.
2. Didelis suderinamumas: naujasis APD fotodetektorius (lavinos fotodetektorius) sukurtas taip, kad būtų suderinamas su dabartinėmis indžio fosfido (InP) optoelektronikos platformomis, užtikrinant sklandų integravimą su esamomis komercinės komunikacijos sistemomis.
3. Didelis veikimo efektyvumas: jis gali efektyviai veikti kambario temperatūroje be sudėtingų aušinimo mechanizmų, todėl supaprastinamas diegimas įvairiose praktinėse srityse.
Šio naujo 1550 nm SACM APD fotodetektoriaus (lavinų fotodetektoriaus) sukūrimas yra didelis proveržis šioje srityje. Jis sprendžia pagrindinius apribojimus, susijusius su per dideliu triukšmu ir stiprinimo pralaidumo produktais tradiciniuose APD fotodetektorių (lavinų fotodetektorių) projektuose. Tikimasi, kad ši inovacija padidins liDAR sistemų, ypač nepilotuojamų liDAR sistemų, taip pat laisvos erdvės ryšio, galimybes.
Įrašo laikas: 2025 m. sausio 13 d.