Abstrakto: La baza strukturo kaj funkcia principo de lavanĉa fotodetektilo (APD -fotodetektilo) estas enkondukitaj, la evolua procezo de la aparata strukturo estas analizita, la nuna esplora stato estas resumita, kaj la estonta disvolviĝo de APD estas potenciale studita.
1. Enkonduko
Fotodetektilo estas aparato, kiu transformas lumajn signalojn en elektrajn signalojn. En aSemikonduktaĵa fotodetektilo, la foto-generita portanto ekscitita de la incidenta fotono eniras la eksteran cirkviton sub la aplikata biasa tensio kaj formas mezureblan fotokurenton. Eĉ ĉe la maksimuma respondeco, pinglo-fotodiodo nur povas produkti paron da elektron-truaj paroj maksimume, kio estas aparato sen interna gajno. Por pli granda respondeco, oni povas uzi lavan foton (APD). La ampleksa efiko de APD sur fotokurento baziĝas sur la joniga kolizia efiko. Sub iuj kondiĉoj, la akcelitaj elektronoj kaj truoj povas akiri sufiĉe da energio por kolizii kun la krado por produkti novan paron da elektron-truaj paroj. Ĉi tiu procezo estas ĉena reago, tiel ke la paro de elektron-truaj paroj generitaj de malpeza absorbo povas produkti grandan nombron da elektron-truaj paroj kaj formi grandan malĉefan fotokurenton. Tial APD havas altan respondecon kaj internan gajnon, kio plibonigas la signalon-bruan rilatumon de la aparato. APD ĉefe estos uzata en longdistancaj aŭ pli malgrandaj optikaj fibraj komunikaj sistemoj kun aliaj limigoj pri la ricevita optika potenco. Nuntempe multaj spertuloj pri optikaj aparatoj estas tre optimismaj pri la perspektivoj de APD, kaj opinias, ke la esplorado de APD estas necesa por plibonigi la internacian konkurencivon de rilataj kampoj.
2. Teknika Disvolviĝo deAvalanche Photodetector(APD -fotodetektilo)
2.1 Materialoj
(1)Si Photodetetector
SI -materiala teknologio estas matura teknologio, kiu estas vaste uzata en la kampo de mikroelektroniko, sed ĝi ne taŭgas por preparado de aparatoj en la ondolonga gamo de 1.31mm kaj 1.55mm, kiuj estas ĝenerale akceptitaj en la kampo de optika komunikado.
(2) GE
Kvankam la spektra respondo de GE APD taŭgas por la postuloj de malalta perdo kaj malalta disvastiĝo en optika fibro -transdono, estas grandaj malfacilaĵoj en la prepara procezo. Krome, la rilatumo de elektrono kaj truo de GE estas proksima al () 1, do malfacilas prepari altajn rendimentajn APD-aparatojn.
(3) IN0.53GA0.47As/INP
Ĝi estas efika metodo por elekti IN0.53GA0.47as kiel la malpeza absorba tavolo de APD kaj INP kiel la multiplikanta tavolo. La absorba pinto de IN0.53GA0.47as materialo estas 1.65mm, 1.31mm, 1.55mm ondolongo estas ĉirkaŭ 104cm-1 alta absorba koeficiento, kiu estas la preferata materialo por la absorba tavolo de malpeza detektilo nuntempe.
(4)Photodetektilo de Ingaas/EnFotodetektilo
Elektante InGaAsp kiel la malpezan absorbantan tavolon kaj INP kiel la multiplikan tavolon, APD kun responda ondolongo de 1-1.4mm, alta kvantuma efikeco, malalta malhela kurento kaj alta lavango povas esti preparita. Elektante malsamajn alojajn komponentojn, la plej bona agado por specifaj ondolongoj estas atingita.
(5) Ingaoj/Inalas
IN0.52Al0.48as Materialo havas bandan interspacon (1.47ev) kaj ne sorbas ĉe la ondolonga gamo de 1.55mm. Estas evidenteco, ke maldika IN0.52Al0.48As epitaksa tavolo povas akiri pli bonajn gajnajn trajtojn ol INP kiel multiplikanta tavolo sub la kondiĉo de pura elektron -injekto.
(6) Ingaas/Ingaas (P)/Inalas kaj Ingaas/en (Al) GaAs/Inalas
La efika joniga indico de materialoj estas grava faktoro influanta la agadon de APD. La rezultoj montras, ke la kolizia joniga indico de la multiplikanta tavolo povas esti plibonigita per enkonduko de ingaoj (P) /inalas kaj en (Al) GaAs /Inalas superlattice -strukturoj. Uzante la superlatan strukturon, la bando -inĝenierado povas artefarite regi la malsimetrian bandan randan malkontinuecon inter la kondukta bando kaj la valencaj bando -valoroj, kaj certigi, ke la kondukta bando -malkontinueco estas multe pli granda ol la malkontinueco de la bando (ΔEC >> ΔEV). Kompare kun InGaAs -pograndaj materialoj, InGaAs/Inalas Quantum Well -elektron -joniga indico (A) estas signife pliigita, kaj elektronoj kaj truoj akiras ekstran energion. Pro ΔEC >> ΔEV, oni povas atendi, ke la energio akirita per elektronoj pliigas la elektronan jonigan indicon multe pli ol la kontribuo de trua energio al trua joniga indico (B). La rilatumo (k) de elektron -joniga indico al trua joniga indico pliiĝas. Tial, alta gajno-larĝa produkto (GBW) kaj malalta brua agado povas esti akiritaj per aplikado de superlataj strukturoj. Tamen, ĉi tiu InGaAs/Inalas -kvantuma puto -strukturo APD, kiu povas pliigi la K -valoron, malfacilas aplikiĝi al optikaj riceviloj. Ĉi tio estas ĉar la multiplikanta faktoro, kiu influas la maksimuman respondecon, estas limigita de la malhela kurento, ne de la multiplikanta bruo. En ĉi tiu strukturo, la malhela kurento estas ĉefe kaŭzita de la tunela efiko de la ingaa-puto-tavolo kun mallarĝa bando-interspaco, do la enkonduko de larĝa bando-kvaternara alojo, kiel IngaAsp aŭ Inalgaas, anstataŭ ingAAs kiel la puto de la kvantuma puto-strukturo povas subpremi la malhelan kurenton.
Afiŝotempo: Nov-13-2023