Àkótán: Ìṣètò ipilẹ̀ àti ìlànà iṣẹ́ ti ẹ̀rọ avalanche photodetector (Olùwádìí fọ́tò APD) ni a ṣe àgbékalẹ̀ rẹ̀, a ṣe àgbéyẹ̀wò ìlànà ìdàgbàsókè ti ètò ẹ̀rọ náà, a ṣe àkópọ̀ ipò ìwádìí lọ́wọ́lọ́wọ́, a sì ṣe àgbéyẹ̀wò ìdàgbàsókè APD lọ́jọ́ iwájú.
1. Ìfihàn
Ẹ̀rọ ìwádìí fọ́tò jẹ́ ẹ̀rọ kan tí ó ń yí àwọn àmì ìmọ́lẹ̀ padà sí àwọn àmì iná mànàmáná.olùwádìí fọ́tò semikondokito, ohun tí a gbé jáde láti inú fọ́tò tí ìṣẹ̀lẹ̀ náà mú kí ó wọ inú àyíká ìta lábẹ́ fóótíìnì bías tí a lò ó sì ń ṣe fọ́tòcurrent tí a lè wọ̀n. Kódà ní ìdáhùnpadà tó pọ̀ jùlọ, fọ́tòdiode PIN kan lè ṣe méjì nínú àwọn méjì nínú àwọn méjì nínú àwọn ihò electron ní gbogbo ìgbà, èyí tí ó jẹ́ ẹ̀rọ tí kò ní àǹfààní inú. Fún ìdáhùnpadà tó pọ̀ sí i, fọ́tòdiode avalanche (APD) ni a lè lò. Ipa ìdàgbàsókè ti APD lórí fọ́tòcurrent da lórí ipa ìkọlù ionization. Lábẹ́ àwọn ipò kan, àwọn elekitironi àti ihò oníyára lè gba agbára tó láti dojúkọ àwọn ìlà láti ṣe méjì nínú àwọn méjì nínú àwọn ihò electron tuntun. Ìlànà yìí jẹ́ ìṣesí ẹ̀wọ̀n, kí àwọn méjì nínú àwọn méjì nínú àwọn ihò electron tí a ṣe nípasẹ̀ ìfàmọ́ra ìmọ́lẹ̀ lè ṣe ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn méjì nínú àwọn ihò electron kí wọ́n sì ṣe fọ́tòcurrent tó pọ̀ nínú àwọn méjì ... Lọ́wọ́lọ́wọ́, ọ̀pọ̀ àwọn ògbógi nípa ẹ̀rọ ìrísí ojú ni wọ́n ní ìrètí gidigidi nípa àwọn àǹfàní APD, wọ́n sì gbàgbọ́ pé ìwádìí APD ṣe pàtàkì láti mú kí ìdíje kárí ayé ti àwọn ẹ̀ka tí ó jọra pọ̀ sí i.
2. Idagbasoke imọ-ẹrọ tiẹ̀rọ amúṣẹ́dá fọ́tò ìṣàn omi(Ẹ̀rọ amóhùnmáwòrán APD)
2.1 Àwọn Ohun Èlò
(1)Olùwádìí fọ́tò
Ìmọ̀ ẹ̀rọ Si jẹ́ ìmọ̀ ẹ̀rọ tó ti dàgbà tí a ń lò ní ẹ̀ka microelectronics, ṣùgbọ́n kò yẹ fún ṣíṣe àwọn ẹ̀rọ ní ìwọ̀n ìgbì 1.31mm àti 1.55mm tí a gbà ní ẹ̀ka ìbánisọ̀rọ̀ optical.
(2)Ge
Bó tilẹ̀ jẹ́ pé ìdáhùn spectral ti Ge APD yẹ fún àwọn ohun tí ó nílò fún pípadánù díẹ̀ àti ìtúká díẹ̀ nínú ìfiránṣẹ́ okùn optical, àwọn ìṣòro ńlá wà nínú ìlànà ìṣètò. Ní àfikún, ìpíndọ́gba ionization rate ti Ge àti ti ihò súnmọ́ () 1, nítorí náà ó ṣòro láti pèsè àwọn ẹ̀rọ APD tí ó ní agbára gíga.
(3)In0.53Ga0.47As/InP
Ó jẹ́ ọ̀nà tó gbéṣẹ́ láti yan In0.53Ga0.47As gẹ́gẹ́ bí ìpele ìfàmọ́ra ìmọ́lẹ̀ ti APD àti InP gẹ́gẹ́ bí ìpele ìfàmọ́ra púpọ̀. Òkè ìfàmọ́ra ti ohun èlò In0.53Ga0.47As jẹ́ 1.65mm, ìgbì 1.31mm, 1.55mm jẹ́ ìwọ̀n ìfàmọ́ra gíga 104cm-1, èyí tí ó jẹ́ ohun èlò tí a fẹ́ràn jùlọ fún ìpele ìfàmọ́ra ti ohun èlò ìwádìí ìmọ́lẹ̀ lọ́wọ́lọ́wọ́.
(4)Olùwádìí fọ́tò InGaAs/Nínúolùwádìí fọ́tò
Nípa yíyan InGaAsP gẹ́gẹ́ bí fẹlẹfẹlẹ tí ń fa ìmọ́lẹ̀ àti InP gẹ́gẹ́ bí fẹlẹfẹlẹ onípìlẹ̀, APD pẹ̀lú ìwọ̀n ìgbì ìdáhùn ti 1-1.4mm, ìṣeéṣe quantum gíga, ìṣàn dúdú kékeré àti èrè ìṣàn yìnyín gíga ni a lè pèsè. Nípa yíyan àwọn ẹ̀yà alloy tó yàtọ̀ síra, a lè ṣe iṣẹ́ tó dára jùlọ fún àwọn ìwọ̀n ìgbì pàtó kan.
(5)InGaAs/InAlAs
In0.52Al0.48Gẹ́gẹ́ bí ohun èlò náà ṣe ní àlàfo ìpele (1.47eV) tí kò sì gbà á ní ìwọ̀n ìgbì 1.55mm. Ẹ̀rí wà pé In0.52Al0.48Gẹ́gẹ́ bí ìpele epitaxial tinrin lè gba àwọn ànímọ́ èrè tó dára ju InP lọ gẹ́gẹ́ bí ìpele onípìlẹ̀ lábẹ́ ipò abẹ́rẹ́ elekitironi mímọ́.
(6)InGaAs/InGaAs (P) /InAlAs àti InGaAs/In (Al) GaAs/InAlAs
Ìwọ̀n ionization ipa ti awọn ohun elo jẹ ifosiwewe pataki ti o ni ipa lori iṣẹ APD. Awọn abajade fihan pe oṣuwọn ionization ikọlu ti fẹlẹfẹlẹ multiplier le mu dara si nipa fifi awọn ẹya superlattice InGaAs (P) /InAlAs ati In (Al) GaAs/InAlAs ṣe afihan. Nipa lilo eto superlattice, imọ-ẹrọ band le ṣakoso idinku eti ẹgbẹ asymmetric laarin okun conduction ati awọn iye ẹgbẹ valence, ati rii daju pe idaduro band conduction tobi pupọ ju idaduro band valence lọ (ΔEc>>ΔEv). Ni akawe pẹlu awọn ohun elo bulk InGaAs, oṣuwọn ionization electron well InGaAs/InAlAs pọ si ni pataki, ati awọn elekitironi ati awọn ihò gba agbara afikun. Nitori ΔEc>>ΔEv, a le reti pe agbara ti awọn elekitironi gba mu oṣuwọn ionization electron pọ si pupọ ju ilowosi ti agbara iho si oṣuwọn ionization iho (b). Ipin (k) ti oṣuwọn ionization electron si oṣuwọn ionization iho pọ si. Nítorí náà, a lè rí ọjà gíga-bandwidth (GBW) àti iṣẹ́ ariwo kékeré nípa lílo àwọn ètò superlattice. Síbẹ̀síbẹ̀, ìṣètò kanga quantum InGaAs/InAlAs yìí APD, èyí tí ó lè mú kí iye k pọ̀ sí i, ṣòro láti lò fún àwọn olugba optical. Èyí jẹ́ nítorí pé ohun tí ó ń fa ìlọ́pọ́pọ̀ tí ó ní ipa lórí ìdáhùn tí ó pọ̀ jùlọ ni a fi opin sí nípasẹ̀ ìṣàn dúdú, kìí ṣe ariwo multiplier. Nínú ìṣètò yìí, ìṣàn dúdú ni ó jẹ́ nítorí ipa tunneling ti kanga InGaAs pẹ̀lú àlàfo band dín, nítorí náà ìfilọ́lẹ̀ ti alumọ́ọ́nì quaternary wide-band gap, bíi InGaAsP tàbí InAlGaAs, dípò InGaAs gẹ́gẹ́ bí well Layer ti kuantum well structure le dín ìṣàn dúdú kù.
Àkókò ìfìwéránṣẹ́: Oṣù kọkànlá-13-2023