Sažetak: osnovna struktura i princip rada lavinskog fotodetektor (APD fotodetektor) Uvedeni su, analizira se proces evolucije strukture uređaja, sažet je trenutni status istraživanja, a budući razvoj APD -a proučava se.
1. Uvod
Fotodetektor je uređaj koji pretvara svjetlosne signale u električne signale. U apoluvodički fotodetektor, foto-generirani nosač koji je uzbuđen incidentnim fotonom ulazi u vanjski krug pod primijenjenim naponom pristranosti i tvori mjerljivu fotokurnu. Čak i pri maksimalnoj reakciji, PIN fotodioda može proizvesti samo par parova s elektronskim rupama, što je uređaj bez unutarnjeg dobitka. Za veću reakciju može se koristiti lavinska fotodioda (APD). Učinak pojačanja APD -a na foto -struju temelji se na efektu sudara ionizacije. U određenim uvjetima, ubrzani elektroni i rupe mogu dobiti dovoljno energije da se sudaraju s rešetkom kako bi se stvorio novi par parova s rupom elektrona. Ovaj je postupak lančana reakcija, tako da par parova elektronske rupe stvorene apsorpcijom svjetlosti može proizvesti veliki broj parova s rupom za elektron i tvoriti veliku sekundarnu fotokus. Stoga APD ima visoku reakciju i unutarnji dobitak, što poboljšava omjer signala i šuma uređaja. APD će se uglavnom koristiti u komunikacijskim sustavima dugih ili manjih optičkih vlakana s drugim ograničenjima primljene optičke snage. Trenutno su mnogi stručnjaci za optičke uređaje vrlo optimistični u pogledu izgledi APD -a i vjeruju da je istraživanje APD -a potrebno za poboljšanje međunarodne konkurentnosti srodnih polja.
2. Tehnički razvojlavinski fotodetektor(APD fotodetektor)
2.1 Materijali
(1)SI fotodetektor
SI materijalna tehnologija je zrela tehnologija koja se široko koristi u području mikroelektronike, ali nije prikladna za pripremu uređaja u rasponu valne duljine od 1,31 mm i 1,55 mm koji su općenito prihvaćeni u polju optičke komunikacije.
(2) GE
Iako je spektralni odgovor GE APD prikladan za zahtjeve niskog gubitka i niske disperzije u prijenosu optičkih vlakana, u procesu pripreme postoje velike poteškoće. Pored toga, omjer brzine ionizacije elektrona i rupa je blizu () 1, tako da je teško pripremiti APD uređaje s visokim performansama.
(3) IN0,53GA0.47AS/INP
To je učinkovita metoda odabira IN0.53GA0.47AS kao sloj apsorpcije svjetlosti APD i INP kao sloj multiplikatora. Vrhunac apsorpcije IN0,53GA0.47AS materijala je 1,65 mm, 1,31 mm, 1,55 mm valna duljina je oko 104 cm-1 visokog koeficijenta apsorpcije, što je trenutno preferirani materijal za apsorpcijski sloj detektora svjetlosti.
(4)Ingaas fotodetektor/Ufotodetektor
Odabirom InGAASP-a kao sloja koji apsorbira svjetlost i INP kao sloj multiplikatora, APD s valnom duljinom odziva od 1-1,4 mm, visoku kvantnu učinkovitost, niska tamna struja i visoki dobitak lavine može se pripremiti. Odabirom različitih komponenti legura postižu se najbolje performanse za određene valne duljine.
(5) Ingaas/Inalas
IN0,52AL0.48AS Materijal ima jaz opsega (1,47EV) i ne apsorbira u rasponu valne duljine od 1,55 mm. Postoje dokazi da tanki IN0,52AL0.48AS epitaksijalni sloj može dobiti bolje karakteristike dobitka od INP -a kao sloj multiplikatora pod stanjem čistog ubrizgavanja elektrona.
(6) Ingaas/Ingaas (p)/inalas i ingaas/in (al) gaas/inalas
Stopa ionizacije ionizacije materijala važan je faktor koji utječe na performanse APD -a. Rezultati pokazuju da se brzina ionizacije sudara u sloju multiplikatora može poboljšati uvođenjem Ingaas (P) /INALAS i u (al) GaAs /INALAS SuperLattice strukturama. Korištenjem strukture SuperLattice, inženjering benda može umjetno kontrolirati asimetrični prekid ruba opsega između opsega provodljivosti i vrijednosti valentnog pojasa i osigurati da je diskontinuitet provedbe mnogo veći od diskontinuiteta valentnog pojasa (ΔEC >> ΔEV). U usporedbi s Ingaas skupnim materijalima, brzina elektronske ionizacije Ingaas/INALAS kvantno je značajno povećana, a elektroni i rupe dobivaju dodatnu energiju. Zbog ΔEC >> ΔEV, može se očekivati da energija dobivena elektronima povećava brzinu elektronske ionizacije mnogo više od doprinosa energije rupe brzini ionizacije rupa (b). Povećava se omjer (K) brzine ionizacije ionizacije elektronske ionizacije. Stoga se proizvod visoke širine pojasa (GBW) i niska performansi buke mogu dobiti primjenom struktura superlattice. Međutim, ovaj ingaas/inalas kvantna struktura bušotine APD, koji može povećati k vrijednost, teško je primijeniti na optičke prijemnice. To je zato što je faktor multiplikatora koji utječe na maksimalnu reakciju ograničen tamnom strujom, a ne multiplikacijom bukom. U ovoj je strukturi tamna struja uglavnom uzrokovana tunelirajućim učinkom dobrog sloja Ingaas s uskim razmakom pojasa, pa je uvođenje širokopojasne kvartarne legure, poput Ingaaspa ili Inalgaas, umjesto Ingaas kao dobro sloj kvantne strukture bušotine može suzbiti tamnu struju.
Post Vrijeme: studeno 13-2023