Abstract: De basisstruktuer en wurkprinsipe fan lawinefotodetektor (APD fotodetektor) wurde yntrodusearre, it evolúsjeproses fan 'e apparaatstruktuer wurdt analysearre, de hjoeddeistige ûndersyksstatus wurdt gearfette, en de takomstige ûntwikkeling fan APD wurdt prospectyf studearre.
1. Yntroduksje
In fotodetektor is in apparaat dat ljochtsinjalen omsette yn elektryske sinjalen.Yn insemiconductor fotodetektor, De foto-generearre drager opwekke troch it ynfallende foton komt yn it eksterne circuit ûnder de tapaste foarspanningsspanning en foarmet in mjitbere fotostroom.Sels by de maksimale responsiviteit kin in PIN-fotodiode allinich in pear elektroanen-gat-pearen produsearje, dat is in apparaat sûnder ynterne winst.Foar gruttere responsiviteit kin in lawinefotodiode (APD) brûkt wurde.It amplifikaasje-effekt fan APD op fotostream is basearre op it ionisaasje-botsingseffekt.Under bepaalde betingsten kinne de fersnelde elektroanen en gatten genôch enerzjy krije om mei it rooster te botsen om in nij pear elektroanen-gat-pearen te produsearjen.Dit proses is in kettingreaksje, sadat it pear elektroanen-gat-pearen generearre troch ljochtabsorption in grut oantal elektroanen-gat-pearen kinne produsearje en in grutte sekundêre fotostream foarmje.Dêrom hat APD hege responsiviteit en ynterne winst, dy't de sinjaal-to-lûd-ferhâlding fan it apparaat ferbettert.APD sil benammen brûkt wurde yn lange-ôfstân of lytsere optyske fiber kommunikaasje systemen mei oare beheinings op de ûntfongen optyske macht.Op it stuit binne in protte saakkundigen fan optyske apparaten tige optimistysk oer de perspektiven fan APD, en leauwe dat it ûndersyk fan APD needsaaklik is om de ynternasjonale konkurrinsjefermogen fan besibbe fjilden te ferbetterjen.
2. Technyske ûntwikkeling fanlawinefotodetektor(APD fotodetektor)
2.1 Materiaal
(1)Si fotodetektor
Si materiaal technology 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 de golflingte berik fan 1,31 mm en 1,55 mm dy't algemien akseptearre op it mêd fan optyske kommunikaasje.
(2)Ge
Hoewol't de spektrale antwurd fan Ge APD is geskikt foar de easken fan lege ferlies en lege fersprieding yn glêstried oerdracht, der binne grutte swierrichheden yn de tarieding proses.Dêrneist Ge syn elektroanen en gat ionization rate ratio is tichtby () 1, dus it is dreech om te tarieden hege-optreden APD apparaten.
(3)In0.53Ga0.47As/InP
It is in effektive metoade om te selektearjen In0.53Ga0.47As as de ljocht absorption laach fan APD en InP as de multiplier laach.De absorption peak fan In0.53Ga0.47As materiaal is 1.65mm, 1.31mm, 1.55mm golflingte giet oer 104cm-1 hege absorption koëffisjint, dat is de foarkar materiaal foar de absorption laach fan ljocht detector op it stuit.
(4)InGaAs fotodetektor/Ynfotodetektor
Troch InGaAsP te selektearjen as de ljochtabsorberende laach en InP as de multiplierlaach, kin APD mei in antwurdgolflingte fan 1-1.4mm, hege kwantumeffisjinsje, lege tsjustere stroom en hege avalanche-winst wurde taret.Troch ferskate legere komponinten te selektearjen, wurdt de bêste prestaasje foar spesifike golflingten berikt.
(5)InGaAs/InAlAs
In0.52Al0.48As materiaal hat in band gap (1.47eV) en absorbearret net by de golflingte berik fan 1.55mm.Der is bewiis dat tinne In0.52Al0.48As epitaksiale laach kin krije bettere winst skaaimerken as InP as in multiplicator laach ûnder de betingst fan suver elektroanen ynjeksje.
(6)InGaAs/InGaAs (P) /InAlAs en InGaAs/In (Al) GaAs/InAlAs
De ympaktionisaasjerate fan materialen is in wichtige faktor dy't de prestaasjes fan APD beynfloedet.De resultaten litte sjen dat de botsing ionization taryf fan de multiplier laach kin wurde ferbettere troch de ynfiering fan InGaAs (P) / InAlAs en In (Al) GaAs / InAlAs superlattice struktueren.Troch it brûken fan de superlattice struktuer, de band engineering kin keunstmjittich kontrolearje de asymmetryske band râne diskontinuïteit tusken de conduction band en de valence band wearden, en soargje dat de conduction band diskontinuïteit is folle grutter as de valence band diskontinuïteit (ΔEc>> ΔEv).Yn ferliking mei InGaAs bulkmaterialen wurdt InGaAs / InAlAs kwantumputelektronionisaasjerate (a) signifikant ferhege, en elektroanen en gatten krije ekstra enerzjy.Troch ΔEc>> ΔEv kin ferwachte wurde dat de enerzjy dy't troch elektroanen wurdt krigen de elektroanionisaasjerate folle mear fergruttet as de bydrage fan gatenerzjy oan gationisaasjerate (b).De ferhâlding (k) fan elektron ionisaasje taryf ta gat ionization rate nimt ta.Dêrom, hege winst-bânbreedte produkt (GBW) en lege lûd prestaasje kinne wurde krigen troch it tapassen fan superlattice struktueren.Dizze InGaAs / InAlAs kwantumputstruktuer APD, dy't de k-wearde kin ferheegje, is lykwols lestich te brûken foar optyske ûntfangers.Dit komt om't de multiplikatorfaktor dy't de maksimale responsiviteit beynfloedet, wurdt beheind troch de tsjustere stroom, net it multipliergelûd.Yn dizze struktuer wurdt de tsjustere stroom benammen feroarsake troch it tunneling-effekt fan 'e InGaAs-boarnlaach mei in smelle bângap, dus de ynfiering fan in kwaternaire legearing mei breedbângap, lykas InGaAsP of InAlGaAs, ynstee fan InGaAs as de putlaach fan 'e kwantumputstruktuer kin de tsjustere stroom ûnderdrukke.
Post tiid: Nov-13-2023