Áljẹbrà: Eto ipilẹ ati ilana iṣẹ ti avalanche photodetector (APD photodetector) ti ṣe agbekalẹ, ilana itankalẹ ti eto ẹrọ ti wa ni atupale, ipo iwadii lọwọlọwọ jẹ akopọ, ati idagbasoke iwaju ti APD ni ifojusọna.
1. Ifihan
Photodetector jẹ ẹrọ ti o yi awọn ifihan agbara ina pada si awọn ifihan agbara itanna. Ninu asemikondokito photodetector, Awọn ti o ti ipilẹṣẹ Fọto ti o ni itara nipasẹ photon isẹlẹ naa wọ inu iyika itagbangba labẹ foliteji abosi ti a lo ati ṣe agbekalẹ fọto ti o ṣe iwọnwọn. Paapaa ni idahun ti o pọju, PIN photodiode le ṣe agbejade bata meji-iho elekitironi ni pupọ julọ, eyiti o jẹ ẹrọ laisi ere inu. Fun idahun nla, avalanche photodiode (APD) le ṣee lo. Ipa imudara ti APD lori photocurrent da lori ipa ijamba ionization. Labẹ awọn ipo kan, awọn elekitironi onikiakia ati awọn ihò le gba agbara ti o to lati kolu pẹlu lattice lati ṣe agbejade bata tuntun ti awọn orisii iho elekitironi. Ilana yi ni a pq lenu, ki awọn bata ti elekitironi-iho orisii ti ipilẹṣẹ nipasẹ ina gbigba le gbe awọn kan ti o tobi nọmba ti elekitironi-iho orisii ati ki o dagba kan ti o tobi Atẹle photocurrent. Nitorinaa, APD ni idahun giga ati ere inu, eyiti o mu iwọn ifihan-si-ariwo ti ẹrọ naa dara. APD yoo ṣee lo ni pataki ni ijinna pipẹ tabi awọn ọna ibaraẹnisọrọ okun opiti kere pẹlu awọn idiwọn miiran lori agbara opiti ti o gba. Lọwọlọwọ, ọpọlọpọ awọn amoye ẹrọ opitika ni ireti pupọ nipa awọn asesewa ti APD, ati gbagbọ pe iwadii APD jẹ pataki lati jẹki ifigagbaga agbaye ti awọn aaye ti o jọmọ.
2. Imọ idagbasoke tiavalanche photodetector(APD olutayo)
2.1 Awọn ohun elo
(1)Si photodetector
Imọ-ẹrọ ohun elo jẹ imọ-ẹrọ ti ogbo ti o lo pupọ ni aaye ti microelectronics, ṣugbọn ko dara fun igbaradi awọn ẹrọ ni iwọn gigun ti 1.31mm ati 1.55mm ti o gba gbogbogbo ni aaye ti ibaraẹnisọrọ opiti.
(2)G
Botilẹjẹpe esi iwoye ti Ge APD dara fun awọn ibeere ti pipadanu kekere ati pipinka kekere ni gbigbe okun opiti, awọn iṣoro nla wa ninu ilana igbaradi. Ni afikun, Ge ká elekitironi ati iho ionization oṣuwọn ratio sunmo si () 1, ki o jẹ soro lati mura ga-išẹ APD awọn ẹrọ.
(3) Ninu 0.53Ga0.47As / InP
O jẹ ọna ti o munadoko lati yan In0.53Ga0.47Bi bi Layer gbigba ina ti APD ati InP bi Layer multiplier. Iwọn gbigba ti In0.53Ga0.47Bi ohun elo jẹ 1.65mm, 1.31mm, 1.55mm weful gigun jẹ nipa 104cm-1 ilodisi gbigba giga, eyiti o jẹ ohun elo ti o fẹ julọ fun Layer gbigba ti aṣawari ina ni lọwọlọwọ.
(4)InGaAs fotodetector/ Ninuolutayo
Nipa yiyan InGaAsP bi awọn ina fa Layer ati InP bi awọn multiplier Layer, APD pẹlu kan esi wefulenti ti 1-1.4mm, ga kuatomu ṣiṣe, kekere dudu lọwọlọwọ ati ki o ga owusuwusu ere le ti wa ni pese sile. Nipa yiyan awọn paati alloy oriṣiriṣi, iṣẹ ṣiṣe ti o dara julọ fun awọn iwọn gigun kan pato ti waye.
(5)InGaAs/InAlAs
In0.52Al0.48Bi ohun elo ni o ni a iye iye (1.47eV) ati ki o ko fa ni awọn wefulenti ibiti o ti 1.55mm. Ẹri wa pe In0.52Al0.48 tinrin bi Layer epitaxial le gba awọn abuda ere ti o dara julọ ju InP bi Layer multiplikator labẹ ipo ti abẹrẹ elekitironi mimọ.
(6)InGaAs/InGaAs (P) /InAlAs ati InGaAs/Ni (Al) GaAs/InAlAs
Iwọn ionization ikolu ti awọn ohun elo jẹ ifosiwewe pataki ti o ni ipa lori iṣẹ ti APD. Awọn abajade fihan pe oṣuwọn ionization ijamba ti Layer multiplier le ni ilọsiwaju nipasẹ iṣafihan InGaAs (P) / InAlAs ati In (Al) GaAs/InAlAs awọn ẹya superlattice. Nipa lilo igbekalẹ superlattice, imọ-ẹrọ ẹgbẹ le ṣe iṣakoso lainidii iṣakoso idalọwọduro eti ẹgbẹ asymmetric laarin ẹgbẹ idari ati awọn iye iye ẹgbẹ valence, ati rii daju pe ifasilẹ ẹgbẹ idari tobi pupọ ju idaduro ẹgbẹ valence (ΔEc>> ΔEv). Akawe pẹlu InGaAs olopobobo awọn ohun elo, InGaAs/InAlAs kuatomu daradara elekitironi ionization oṣuwọn (a) ti wa ni significantly pọ, ati elekitironi ati ihò jèrè afikun agbara. Nitori ΔEc>>ΔEv, o le nireti pe agbara ti o gba nipasẹ awọn elekitironi pọ si iwọn ionization elekitironi pupọ diẹ sii ju ilowosi ti agbara iho si oṣuwọn ionization iho (b). Awọn ipin (k) ti elekitironi ionization oṣuwọn to iho ionization oṣuwọn posi. Nitorinaa, ọja bandiwidi ere giga (GBW) ati iṣẹ ariwo kekere le ṣee gba nipasẹ lilo awọn ẹya superlatice. Sibẹsibẹ, InGaAs/InAlAs kuatomu eto daradara APD, eyiti o le mu iye k pọ si, nira lati lo si awọn olugba opiti. Eleyi jẹ nitori awọn multiplier ifosiwewe ti o ni ipa lori awọn ti o pọju responsiveness ti wa ni opin nipasẹ awọn dudu lọwọlọwọ, ko awọn multiplier ariwo. Ninu eto yii, lọwọlọwọ okunkun jẹ eyiti o fa nipasẹ ipa ipa-ọna ti InGaAs daradara Layer pẹlu aafo ẹgbẹ dín, nitorinaa ifihan ti alloy quaternary aafo jakejado, gẹgẹ bi InGaAsP tabi InAlGaAs, dipo InGaAs bi Layer daradara. ti kuatomu daradara be le pa awọn dudu lọwọlọwọ.
Akoko ifiweranṣẹ: Oṣu kọkanla-13-2023