Ìlànà àti ipò tó wà lọ́wọ́lọ́wọ́ẹ̀rọ amúṣẹ́dá fọ́tò ìṣàn omi (Olùwádìí fọ́tò APD) Apá Kejì
2.2 Ìṣètò ërún APD
Ìṣètò ërún tó bófin mu ni ìdánilójú pàtàkì fún àwọn ẹ̀rọ tó ń ṣiṣẹ́ dáadáa. Apẹrẹ ìṣètò APD pàtàkì ni pé ó máa ń dúró ní àkókò RC, ìgbà tí a bá kó ihò sí ara wọn, àkókò ìrìn àjò ọkọ̀ ayọ́kẹ́lẹ́ kọjá agbègbè ìdínkù àti bẹ́ẹ̀ bẹ́ẹ̀ lọ. A ṣe àkópọ̀ ìdàgbàsókè ìṣètò rẹ̀ ní ìsàlẹ̀ yìí:
(1) Ìṣètò ìpìlẹ̀
Ìṣètò APD tó rọrùn jùlọ dá lórí PIN photodiode, agbègbè P àti agbègbè N ni a fi dope pupọ, a sì fi agbègbè N-type tàbí P-type doubly-repellant sínú agbègbè P tàbí agbègbè N láti ṣẹ̀dá àwọn elekitiron atẹ̀léra àti àwọn ihò méjì, kí a lè rí ìdàgbàsókè photocurrent àkọ́kọ́. Fún àwọn ohun èlò InP series, nítorí pé ìwọ̀n ionization hole impact hole pọ̀ ju iye ionization impact electron impact lọ, agbègbè gain ti doping iru N sábà máa ń wà ní agbègbè P. Ní ipò tó dára, àwọn ihò nìkan ni a máa ń fi sínú agbègbè gain, nítorí náà, a máa ń pe ètò yìí ní ìṣètò tí a fi hole ṣe.
(2) Ìfàmọ́ra àti èrè ni a yà sọ́tọ̀
Nítorí àwọn ànímọ́ àlàfo ìpele tí ó gbòòrò ti InP (InP jẹ́ 1.35eV àti InGaAs jẹ́ 0.75eV), a sábà máa ń lo InP gẹ́gẹ́ bí ohun èlò ibi ìfàmọ́ra àti InGaAs gẹ́gẹ́ bí ohun èlò ibi ìfàmọ́ra.
(3) A dabaa awọn eto absorption, gradient ati gain (SAGM) lẹsẹsẹ
Lọ́wọ́lọ́wọ́, ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ẹ̀rọ APD tí wọ́n ń ṣòwò máa ń lo ohun èlò InP/InGaAs, InGaAs gẹ́gẹ́ bí ìpele ìfàmọ́ra, InP lábẹ́ pápá iná mànàmáná gíga (>5x105V/cm) láìsí ìfọ́, a lè lò ó gẹ́gẹ́ bí ohun èlò ibi ìfàmọ́ra. Fún ohun èlò yìí, àpẹẹrẹ APD yìí ni pé a ń ṣe ilana ìfọ́ra ní InP irú N nípa ìforígbárí àwọn ihò. Ní ríronú nípa ìyàtọ̀ ńlá nínú àlàfo ìpele láàárín InP àti InGaAs, ìyàtọ̀ ìpele agbára tó tó 0.4eV nínú ìpele valence mú kí àwọn ihò tí a ń ṣẹ̀dá nínú ìpele ìfàmọ́ra InGaAs dí ní etí heterojunction kí ó tó dé ìpele multiplier InP àti iyàrá náà dínkù gidigidi, èyí tí ó ń yọrí sí àkókò ìdáhùn gígùn àti ìpele dínkù ti APD yìí. A lè yanjú ìṣòro yìí nípa fífi ìpele ìyípadà InGaAS kún láàrín àwọn ohun èlò méjèèjì.
(4) A dabaa awọn eto absorption, gradient, charge and gain (SAGCM) lẹsẹsẹ
Láti lè tún ṣe àtúnṣe sí ìpínkiri pápá iná mànàmáná ti ìpele gbigba àti ìpele gain, a fi ìpele gbigba agbara sinu apẹrẹ ẹrọ naa, eyi ti o mu iyara ati idahun ẹrọ naa dara si pupọ.
(5) Ìṣètò SAGCM tí a mú dara sí i (RCE)
Nínú ìṣètò àwọn ohun èlò ìwádìí ìbílẹ̀ tí a gbé kalẹ̀ lókè yìí, a gbọ́dọ̀ dojúkọ òtítọ́ náà pé sísanra ìpele ìfàmọ́ra jẹ́ ohun tó takora fún iyàrá ẹ̀rọ àti ìṣiṣẹ́ quantum. Sísanra tín-tín ti ìpele ìfàmọ́ra lè dín àkókò ìrìnnà ọkọ̀ kù, nítorí náà a lè rí ìwọ̀n bandwidth ńlá. Síbẹ̀síbẹ̀, ní àkókò kan náà, láti lè ní agbára quantum tó ga, ìpele ìfàmọ́ra nílò láti ní sísanra tó. Ìdáhùn sí ìṣòro yìí lè jẹ́ ìpele resonant cave (RCE), ìyẹn ni pé, a ṣe Bragg Reflector (DBR) tí a pín sí ìsàlẹ̀ àti òkè ẹ̀rọ náà. Dígí DBR ní oríṣi ohun èlò méjì pẹ̀lú ìtọ́ka ìfàmọ́ra kékeré àti ìtọ́ka ìfàmọ́ra gíga nínú ìpele, àwọn méjèèjì sì ń dàgbà ní ọ̀nà mìíràn, sísanra ìpele kọ̀ọ̀kan sì pàdé ìgbì ìmọ́lẹ̀ ìṣẹ̀lẹ̀ 1/4 nínú semiconductor. Ìpele resonator ti ohun èlò ìwádìí lè bá àwọn ohun tí a béèrè fún iyàrá mu, a lè sọ sísanra ìpele ìfàmọ́ra náà di tín-tín, àti pé agbára quantum ti elekitironi náà pọ̀ sí i lẹ́yìn ọ̀pọ̀ ìyípadà.
(6) Ìṣètò ìtọ́sọ́nà ìgbì tí a sopọ̀ mọ́ etí (WG-APD)
Ojutu miiran lati yanju ilodisi awọn ipa oriṣiriṣi ti sisanra fẹlẹfẹlẹ gbigba lori iyara ẹrọ ati ṣiṣe kuatomu ni lati ṣafihan eto waveguide ti o ni eti-pọ. Eto yii n wọ inu ina lati ẹgbẹ, nitori pe fẹlẹfẹlẹ gbigba naa gun pupọ, o rọrun lati gba ṣiṣe kuatomu giga, ati ni akoko kanna, a le jẹ ki fẹlẹfẹlẹ gbigba naa tinrin pupọ, ti o dinku akoko gbigbe ti o n gbe. Nitorinaa, eto yii yanju igbẹkẹle oriṣiriṣi ti bandiwidi ati ṣiṣe lori sisanra ti fẹlẹfẹlẹ gbigba, ati pe a nireti pe yoo ṣaṣeyọri iyara giga ati ṣiṣe kuatomu giga APD. Ilana ti WG-APD rọrun ju ti RCE APD lọ, eyiti o yọkuro ilana igbaradi idiju ti digi DBR. Nitorinaa, o ṣee ṣe diẹ sii ni aaye iṣe ati pe o dara fun asopọ opitika ofurufu ti o wọpọ.
3. Ìparí
Ìdàgbàsókè òjò dídìolùwádìí fọ́tòA ṣe àtúnyẹ̀wò àwọn ohun èlò àti ẹ̀rọ. Ìwọ̀n ìkọlù ionization elekitironi àti ihò ti àwọn ohun èlò InP súnmọ́ ti InAlAs, èyí tí ó yọrí sí ìṣiṣẹ́ méjì ti àwọn symbions onígbèsè méjì, èyí tí ó mú kí kíkọ́ òjò dídì pẹ́ sí i àti pé ariwo náà pọ̀ sí i. Ní ìfiwéra pẹ̀lú àwọn ohun èlò InAlAs mímọ́, àwọn ètò kànga InGaAs (P) /InAlAs àti In (Al) GaAs/InAlAs quantum ní ìpíndọ́gba tí ó pọ̀ sí i ti àwọn coefficients ionization collision, nítorí náà iṣẹ́ ariwo le yípadà gidigidi. Ní ti ìṣètò, a ṣe àgbékalẹ̀ resonator enhanced (RCE) SAGCM structure àti edge-coupled waveguide structure (WG-APD) láti yanjú àwọn ìtakora ti àwọn ipa oriṣiriṣi ti sisanra fẹlẹfẹlẹ absorption lórí iyara ẹ̀rọ àti ṣiṣe quantum. Nítorí ìṣòro ilana náà, a nílò láti ṣe àwárí kíkún lílo àwọn ètò méjèèjì wọ̀nyí.
Àkókò ìfìwéránṣẹ́: Oṣù kọkànlá-14-2023