Princip i sadašnja situacijalavinski fotodetektor (APD fotodetektor) Drugi dio
2.2 APD struktura čipa
Razumna struktura čipa osnovno je jamstvo uređaja visokih performansi. Strukturni dizajn APD -a uglavnom smatra RC vremenom konstantom, rupama za hvatanje na heterojunkciji, vrijeme prijevoza nosača kroz područje iscrpljivanja i tako dalje. Razvoj njegove strukture sažet je u nastavku:
(1) Osnovna struktura
Najjednostavnija APD struktura temelji se na PIN fotodiodi, P regija i N regija su snažno dopirani, a N-tipa ili P-tipa dvostruko repelantna regija uvedena je u susjednoj P regiji ili N regiji kako bi se stvorile sekundarne elektrone i parove rupa, kako bi se ostvarila pojačavanje primarnog foto-vatru. Za materijale serije INP, budući da je koeficijent ionizacije udara rupe veći od koeficijenta ionizacije elektrona, područje pojačanja dopinga N-tipa obično se postavlja u P regiji. U idealnoj situaciji, samo se rupe ubrizgavaju u područje pojačanja, tako da se ta struktura naziva struktura ubrizgana rupa.
(2) Apsorpcija i dobitak se razlikuju
Zbog karakteristika širokog pojasa u INP (INP je 1,35EV, a Ingaas 0,75EV), INP se obično koristi kao materijal Zone pojačanja i IngaAs kao materijal za apsorpcijsku zonu.
(3) Predložene su strukture apsorpcije, gradijenta i pojačanja (SAGM)
Trenutno se većina komercijalnih APD uređaja koristi inp/ingaas materijal, ingaas kao apsorpcijski sloj, INP pod visokim električnim poljem (> 5x105V/cm) bez raspada, može se koristiti kao materijal zone pojačanja. Za ovaj materijal, dizajn ovog APD-a je da je postupak lavine formiran u N-tipu INP sudarom rupa. S obzirom na veliku razliku u razmaku opsega između INP i Ingaas, razlika u razini energije od oko 0,4ev u valentnom pojasu čini rupe generirane u sloju apsorpcije Ingaasa omeđene na rubu heterojunkcije prije nego što dosegne sloj multipiranja INP -a i brzina se smanjuje, rezultirajući dugom vremenom odziva i uskom APDTH -u. Ovaj se problem može riješiti dodavanjem Ingaasp prijelaznog sloja između dva materijala.
(4) Predložene su strukture apsorpcije, gradijenta, naboja i pojačanja (SAGCM)
Kako bi se dodatno prilagodila raspodjela električnog polja sloja apsorpcije i sloja pojačanja, sloj naboja unosi se u dizajn uređaja, što uvelike poboljšava brzinu i reaktivnost uređaja.
(5) Rezonator pojačana (RCE) SAGCM struktura
U gornjem optimalnom dizajnu tradicionalnih detektora moramo se suočiti s činjenicom da je debljina apsorpcijskog sloja kontradiktorna faktor za brzinu uređaja i kvantnu učinkovitost. Tanka debljina apsorpcijskog sloja može smanjiti vrijeme prijevoza nosača, tako da se može dobiti velika širina pojasa. Međutim, istodobno, kako bi se dobila veća kvantna učinkovitost, apsorpcijski sloj mora imati dovoljnu debljinu. Rješenje ovog problema može biti struktura rezonantne šupljine (RCE), odnosno distribuirani Bragg Reflector (DBR) dizajniran je na dnu i na vrhu uređaja. Ogledalo DBR sastoji se od dvije vrste materijala s niskim indeksom loma i visokog indeksa loma u strukturi, a njih dva rastu naizmjenično, a debljina svakog sloja u poluvodiču zadovoljava valnu duljinu incidentne svjetlosti. Rezonatorska struktura detektora može udovoljiti zahtjevima za brzinom, debljina apsorpcijskog sloja može se učiniti vrlo tankim, a kvantna učinkovitost elektrona povećava se nakon nekoliko razmišljanja.
(6) Struktura valovoda povezana s rubom (WG-APD)
Drugo rješenje za rješavanje kontradikcije različitih učinaka debljine sloja apsorpcije na brzinu uređaja i kvantnu učinkovitost je unošenje strukture valovoda povezane s rubom. Ova struktura ulazi u svjetlost sa strane, jer je apsorpcijski sloj vrlo dugačak, lako je dobiti visoku kvantnu učinkovitost, a istodobno se sloj apsorpcije može učiniti vrlo tankim, smanjujući vrijeme prijevoza nosača. Stoga ova struktura rješava različitu ovisnost širine pojasa i učinkovitost debljine apsorpcijskog sloja, a očekuje se da će postići visoku brzinu i visoku kvantnu učinkovitost APD. Proces WG-APD je jednostavniji od postupka RCE APD, koji eliminira složeni postupak pripreme DBR zrcala. Stoga je izvediviji u praktičnom polju i pogodan je za uobičajenu ravninu optičku vezu.
3. Zaključak
Razvoj lavinefotodetektorPreispituju se materijali i uređaji. Stope ionizacije ionizacije elektrona i rupa INALAS -a blizu su onih, što dovodi do dvostrukog procesa dviju simbiona nosača, što čini da se lavina zgrade vrijeme duže i buka povećava. U usporedbi s čistim INALAS materijalima, Ingaas (P) /INALAS i u (al) Gaas /INALAS kvantne strukture bušotine imaju povećani omjer koeficijenata ionizacije sudara, tako da se performanse buke mogu uvelike promijeniti. U pogledu strukture, razvijeni su struktura SAGCM rezonatora (RCE) i struktura valovoda povezane s rubom (WG-APD) kako bi se riješile kontradikcije različitih učinaka debljine apsorpcijskog sloja na brzinu uređaja i kvantnu učinkovitost. Zbog složenosti procesa, treba dodatno istražiti potpunu praktičnu primjenu ove dvije strukture.
Post Vrijeme: studeno 14-2023