It prinsipe en hjoeddeistige situaasje fanlawinefotodetektor (APD fotodetektor) Diel twa
2.2 APD chip struktuer
Redelijke chipstruktuer is de basis garânsje fan apparaten mei hege prestaasjes.It strukturele ûntwerp fan APD beskôget benammen RC-tiidkonstante, gatfanging by heterojunction, dragertransittiid troch útputtingsregio ensafuorthinne.De ûntwikkeling fan syn struktuer wurdt gearfette hjirûnder:
(1) Basisstruktuer
De ienfâldichste APD-struktuer is basearre op 'e PIN-fotodiode, de P-regio en N-regio binne swier doped, en de N-type of P-type dûbel-ôfwikende regio wurdt yntrodusearre yn' e neistlizzende P-regio of N-regio om sekundêre elektroanen en gat te generearjen pearen, om de fersterking fan 'e primêre fotostream te realisearjen.Foar materialen fan 'e InP-searje, om't de gat-ynfloedionisaasjekoëffisjint grutter is as de elektroanynfloedionisaasjekoëffisjint, wurdt de winstregio fan N-type doping normaal pleatst yn' e P-regio.Yn in ideale situaasje wurde allinnich gatten ynstutsen yn de winst regio, sadat dizze struktuer wurdt neamd in gat-ynjeksje struktuer.
(2) Absorpsje en winst wurde ûnderskieden
Fanwege de brede band gap skaaimerken fan InP (InP is 1.35eV en InGaAs is 0.75eV), InP wurdt meastal brûkt as de winst sône materiaal en InGaAs as de absorption sône materiaal.
(3) De struktueren foar absorption, gradient en winst (SAGM) wurde respektivelik foarsteld
Op it stuit, de measte kommersjele APD apparaten brûke InP / InGaAs materiaal, InGaAs as de absorption laach, InP ûnder hege elektryske fjild (> 5x105V / cm) sûnder ôfbraak, kin brûkt wurde as winst sône materiaal.Foar dit materiaal is it ûntwerp fan dizze APD dat it lawineproses wurdt foarme yn it N-type InP troch de botsing fan gatten.Mei it each op it grutte ferskil yn 'e bandgap tusken InP en InGaAs, makket it enerzjynivoferskil fan sawat 0,4eV yn' e valensbân de gatten generearre yn 'e InGaAs-absorptionlaach obstruearre by de heterojunction-râne foardat se de InP-multiplikatorlaach berikke en de snelheid is tige redusearre, resultearret yn in lange antwurd tiid en smelle bânbreedte fan dizze APD.Dit probleem kin oplost wurde troch it tafoegjen fan in InGaAsP-oergongslaach tusken de twa materialen.
(4) De struktueren foar absorption, gradient, lading en winst (SAGCM) wurde respektivelik foarsteld
Om de elektryske fjildferdieling fan 'e absorptionlaach en de winstlaach fierder oan te passen, wurdt de ladingslaach ynfierd yn it apparaatûntwerp, wat de snelheid en responsiviteit fan it apparaat sterk ferbetteret.
(5) Resonator ferbettere (RCE) SAGCM struktuer
Yn it boppesteande optimale ûntwerp fan tradisjonele detektors moatte wy it feit sjen dat de dikte fan 'e absorptionlaach in tsjinstridige faktor is foar de snelheid fan it apparaat en kwantumeffisjinsje.De tinne dikte fan de absorbearjende laach kin ferminderjen de ferfierder transit tiid, sadat in grutte bânbreedte kin wurde krigen.Lykwols, tagelyk, om hegere kwantum-effisjinsje te krijen, moat de absorptielaach in foldwaande dikte hawwe.De oplossing foar dit probleem kin wêze de resonânsjefel holte (RCE) struktuer, dat is, de ferdielde Bragg Reflector (DBR) is ûntwurpen oan de ûnderkant en boppekant fan it apparaat.De DBR-spegel bestiet út twa soarten materialen mei in lege brekingsyndeks en hege brekingsyndeks yn struktuer, en de twa groeie ôfwikseljend, en de dikte fan elke laach foldocht oan 'e ynfallende ljochtgolflingte 1/4 yn' e semiconductor.De resonatorstruktuer fan 'e detektor kin foldwaan oan de snelheidseasken, de dikte fan' e absorptionlaach kin tige tin makke wurde, en de kwantum-effisjinsje fan it elektroan wurdt ferhege nei ferskate refleksjes.
(6) Edge-keppele waveguidestruktuer (WG-APD)
In oare oplossing foar it oplossen fan de tsjinspraak fan ferskate effekten fan absorption laach dikte op apparaat snelheid en quantum effisjinsje is in yntrodusearje edge-keppele waveguide struktuer.Dizze struktuer komt ljocht fan 'e kant yn, om't de absorption laach is hiel lang, it is maklik te krijen hege kwantum effisjinsje, en tagelyk, de absorption laach kin makke wurde hiel tin, it ferminderjen fan de ferfierder transit tiid.Dêrom, dizze struktuer lost de ferskillende ôfhinklikens fan bânbreedte en effisjinsje op 'e dikte fan' e absorption laach, en wurdt ferwachte te berikken hege taryf en hege kwantum effisjinsje APD.It proses fan WG-APD is ienfâldiger as dat fan RCE APD, wat it yngewikkelde tariedingsproses fan DBR-spegel elimineert.Dêrom is it mear mooglik op it praktyske fjild en geskikt foar mienskiplike fleantúch optyske ferbining.
3. Konklúzje
De ûntwikkeling fan lawinefotodetektormaterialen en apparaten wurdt hifke.De elektroanen en gat botsing ionisaasje tariven fan InP materialen binne tichtby dy fan InAlAs, wat liedt ta it dûbele proses fan de twa drager symbions, dat makket de lawine bou tiid langer en it lûd ferheget.Yn ferliking mei suvere InAlAs-materialen hawwe InGaAs (P) /InAlAs en In (Al) GaAs / InAlAs kwantumputstruktueren in ferhege ferhâlding fan botsing-ionisaasjekoëffisjinten, sadat de lûdprestaasjes sterk feroare wurde kinne.Yn termen fan struktuer, resonator ferbettere (RCE) SAGCM struktuer en râne-keppele waveguide struktuer (WG-APD) wurde ûntwikkele om te lossen de tsjinstellingen fan ferskate effekten fan absorption laach dikte op apparaat snelheid en kwantum effisjinsje.Fanwegen de kompleksiteit fan it proses moat de folsleine praktyske tapassing fan dizze twa struktueren fierder ûndersocht wurde.
Post tiid: Nov-14-2023