Gearfetting: De basisstruktuer en it wurkprinsipe fan in lawinefotodetektor (APD-fotodetektor) wurde yntrodusearre, it evolúsjeproses fan 'e apparaatstruktuer wurdt analysearre, de hjoeddeistige ûndersyksstatus wurdt gearfette, en de takomstige ûntwikkeling fan APD wurdt prospektyf bestudearre.
1. Ynlieding
In fotodetektor is in apparaat dat ljochtsignalen omset yn elektryske sinjalen. Yn inhealgeleider fotodetektor, komt de foto-generearre drager dy't oanstutsen wurdt troch it ynfallende foton ûnder de tapaste biasspanning it eksterne sirkwy yn en foarmet in mjitbere fotostroom. Sels by de maksimale gefoelichheid kin in PIN-fotodiode mar in pear elektron-gat-pearen produsearje, wat in apparaat sûnder ynterne fersterking is. Foar gruttere gefoelichheid kin in lawine-fotodiode (APD) brûkt wurde. It fersterkingeffekt fan APD op fotostroom is basearre op it ionisaasjebotsingseffekt. Under bepaalde omstannichheden kinne de fersnelde elektroanen en gatten genôch enerzjy krije om te botsen mei it roaster om in nij pear elektron-gat-pearen te produsearjen. Dit proses is in kettingreaksje, sadat it pear elektron-gat-pearen dat generearre wurdt troch ljochtabsorpsje in grut oantal elektron-gat-pearen kin produsearje en in grutte sekundêre fotostroom foarmje. Dêrom hat APD in hege gefoelichheid en ynterne fersterking, wat de signaal-lûdsferhâlding fan it apparaat ferbetteret. APD sil benammen brûkt wurde yn lange-ôfstân of lytsere optyske glêstriedkommunikaasjesystemen mei oare beheiningen op it ûntfongen optyske fermogen. Op it stuit binne in protte saakkundigen op it mêd fan optyske apparaten tige optimistysk oer de perspektiven fan APD, en leauwe se dat it ûndersyk nei APD needsaaklik is om de ynternasjonale konkurrinsjefermogen fan besibbe fjilden te ferbetterjen.
2. Technyske ûntwikkeling fanlawine fotodetektor(APD-fotodetektor)
2.1 Materialen
(1)Si fotodetektor
Si-materiaaltechnology is in folwoeksen technology dy't in soad brûkt wurdt op it mêd fan mikro-elektroanika, mar it is net geskikt foar de tarieding fan apparaten yn it golflingteberik fan 1,31 mm en 1,55 mm dy't algemien akseptearre binne op it mêd fan optyske kommunikaasje.
(2) Ge
Hoewol't de spektrale respons fan Ge APD geskikt is foar de easken fan leech ferlies en lege fersprieding yn optyske glêstriedtransmisje, binne d'r grutte swierrichheden yn it tariedingsproses. Derneist is de ferhâlding tusken elektronen en gatten fan Ge tichtby () 1, sadat it lestich is om APD-apparaten mei hege prestaasjes ta te rieden.
(3) Yn0,53Ga0,47As/YnP
It is in effektive metoade om In0.53Ga0.47As te selektearjen as de ljochtabsorpsjelaach fan APD en InP as de multiplikatorlaach. De absorpsjepyk fan it In0.53Ga0.47As-materiaal is 1.65mm, 1.31mm, 1.55mm golflingte is sawat 104cm-1 hege absorpsjekoëffisjint, wat op it stuit it foarkommende materiaal is foar de absorpsjelaach fan ljochtdetektor.
(4)InGaAs fotodetektor/Ynfotodetektor
Troch InGaAsP te selektearjen as de ljochtabsorberende laach en InP as de multiplikatorlaach, kin APD mei in responsgolflingte fan 1-1.4 mm, hege kwantumeffisjinsje, lege tsjusterstroom en hege lawinefersterking taret wurde. Troch ferskate legearingskomponinten te selektearjen, wurdt de bêste prestaasje foar spesifike golflingten berikt.
(5) InGaAs/InAlAs
In0.52Al0.48As materiaal hat in bandgap (1.47 eV) en absorbearret net yn it golflingteberik fan 1.55 mm. Der is bewiis dat in tinne In0.52Al0.48As epitaksiale laach bettere fersterkingseigenskippen kin krije as InP as in multiplikatorlaach ûnder de betingst fan suvere elektronynjeksje.
(6) InGaAs/InGaAs (P) /InAlAs en InGaAs/In (Al) GaAs/InAlAs
De ynfloedionisaasjesnelheid fan materialen is in wichtige faktor dy't de prestaasjes fan APD beynfloedet. De resultaten litte sjen dat de botsingsionisaasjesnelheid fan 'e multiplikatorlaach ferbettere wurde kin troch it yntrodusearjen fan InGaAs (P) /InAlAs en In (Al) GaAs/InAlAs superroosterstrukturen. Troch gebrûk te meitsjen fan 'e superroosterstruktuer kin de bandtechnyk keunstmjittich de asymmetryske bandrâne-diskontinuïteit tusken de geliedingsband- en de valensbandwearden kontrolearje, en derfoar soargje dat de geliedingsbanddiskontinuïteit folle grutter is as de valensbanddiskontinuïteit (ΔEc>>ΔEv). Yn ferliking mei InGaAs bulkmaterialen wurdt de InGaAs/InAlAs kwantumputelektronionisaasjesnelheid (a) signifikant ferhege, en krije elektroanen en gatten ekstra enerzjy. Troch ΔEc>>ΔEv kin ferwachte wurde dat de enerzjy dy't troch elektroanen wûn wurdt, de elektronionisaasjesnelheid folle mear fergruttet as de bydrage fan gatenerzjy oan gationisaasjesnelheid (b). De ferhâlding (k) fan elektronionisaasjesnelheid ta gationisaasjesnelheid nimt ta. Dêrom kinne in hege winst-bânbreedteprodukt (GBW) en lege rûsprestaasjes berikt wurde troch superroosterstrukturen ta te passen. Dizze InGaAs/InAlAs kwantumputstruktuer APD, dy't de k-wearde ferheegje kin, is lykwols lestich ta te passen op optyske ûntfangers. Dit komt om't de multiplikatorfaktor dy't de maksimale responsiviteit beynfloedet beheind wurdt troch de tsjustere stroom, net troch de multiplikatorrûs. Yn dizze struktuer wurdt de tsjustere stroom benammen feroarsake troch it tunneleffekt fan 'e InGaAs-putlaach mei in smelle bandgap, sadat de ynfiering fan in kwaternêre legearing mei in brede bandgap, lykas InGaAsP of InAlGaAs, ynstee fan InGaAs as de putlaach fan 'e kwantumputstruktuer de tsjustere stroom ûnderdrukke kin.
Pleatsingstiid: 13 novimber 2023