Resumo: La baza strukturo kaj funkcia principo de lavanga fotodetektilo (APD fotodetektilo) estas enkondukitaj, la evoluprocezo de la aparatstrukturo estas analizita, la nuna esplorstatuso estas resumita, kaj la estonta evoluo de APD estas eventuale studita.
1. Enkonduko
Fotodetektilo estas aparato kiu transformas lumsignalojn en elektrajn signalojn.Ensemikonduktaĵa fotodetektilo, la foto-generita aviad-kompanio ekscitita per la okazaĵa fotono eniras la eksteran cirkviton sub la aplikata biasotensio kaj formas mezureblan fotofluon.Eĉ ĉe la maksimuma respondeco, PIN-fotodiodo povas nur produkti paron de elektron-truaj paroj maksimume, kio estas aparato sen interna gajno.Por pli granda respondeco, lavanga fotodiodo (APD) povas esti uzata.La plifortiga efiko de APD sur fotofluo baziĝas sur la joniga kolizio efiko.Sub certaj kondiĉoj, la akcelitaj elektronoj kaj truoj povas akiri sufiĉe da energio por kolizii kun la krado por produkti novan paron de elektron-truaj paroj.Ĉi tiu procezo estas ĉenreakcio, tiel ke la paro de elektron-truaj paroj generitaj per malpeza sorbado povas produkti grandan nombron da elektron-truaj paroj kaj formi grandan sekundaran fotofluon.Tial, APD havas altan respondecon kaj internan gajnon, kiu plibonigas la signal-al-bruo-proporcion de la aparato.APD estos plejparte uzita en longdistancaj aŭ pli malgrandaj optikfibraj komunikadsistemoj kun aliaj limigoj sur la ricevita optika potenco.Nuntempe, multaj fakuloj 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 evoluo delavanga fotodetektilo(APD fotodetektilo)
2.1 Materialoj
(1)Si fotodetektilo
Si-materiala teknologio estas matura teknologio, kiu estas vaste uzata en la kampo de mikroelektroniko, sed ĝi ne taŭgas por la 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 disvastigo en optika fibro-transsendo, estas grandaj malfacilaĵoj en la prepara procezo.Krome, la proporcio de elektrono kaj trua joniga indico de Ge estas proksima al () 1, do malfacilas prepari alt-efikecajn APD-aparatojn.
(3)In0.53Ga0.47As/InP
Estas efika metodo elekti In0.53Ga0.47As kiel la malpezan absorban tavolon de APD kaj InP kiel la multiplikantavolon.La sorba pinto de In0.53Ga0.47As materialo estas 1.65mm, 1.31mm, 1.55mm ondolongo estas ĉirkaŭ 104cm-1 alta sorba koeficiento, kiu estas la preferata materialo por la sorba tavolo de lumdetektilo nuntempe.
(4)InGaAs fotodetektilo/Enfotodetektilo
Elektante InGaAsP kiel la lumsorban tavolon kaj InP kiel la multiplikan tavolon, APD kun responda ondolongo de 1-1.4mm, alta kvantuma efikeco, malalta malhela fluo kaj alta lavanga gajno povas esti preparita.Elektante malsamajn alojkomponentojn, la plej bona efikeco por specifaj ondolongoj estas atingita.
(5)InGaAs/InAlAs
In0.52Al0.48As materialo havas bendinterspacon (1.47eV) kaj ne sorbas ĉe la ondolongo gamo de 1.55mm.Estas indico ke maldika In0.52Al0.48As epitaksa tavolo povas akiri pli bonajn gajnokarakterizaĵojn ol InP kiel multiplika tavolo sub la kondiĉo de pura elektrona injekto.
(6)InGaAs/InGaAs (P)/InAlAs kaj InGaAs/En (Al) GaAs/InAlAs
La efiko-joniga indico de materialoj estas grava faktoro influanta la agadon de APD.La rezultoj montras ke la kolizio-jonigrapideco de la multiplika tavolo povas esti plibonigita enkondukante InGaAs (P) /InAlAs kaj En (Al) GaAs/InAlAs superkradstrukturoj.Uzante la superkradan strukturon, la bandinĝenieristiko povas artefarite kontroli la malsimetrian bandrandmalkontinuecon inter la kondukta bendo kaj la valent-bendvaloroj, kaj certigi ke la kondukbanda malkontinueco estas multe pli granda ol la valenta bendomalkontinueco (ΔEc>>ΔEv).Kompare kun InGaAs-grandaj materialoj, InGaAs/InAlAs kvantuma puta elektrona jonigprocento (a) estas signife pliigita, kaj elektronoj kaj truoj akiras ekstran energion.Pro ΔEc>>ΔEv, povas esti atendite ke la energio akirita per elektronoj pliigas la elektronan jonigprocenton multe pli ol la kontribuo de trua energio al trua jonigrapideco (b).La proporcio (k) de elektrona jonigrapideco al trua jonigrapideco pliiĝas.Tial, alta gajno-bendolarĝa produkto (GBW) kaj malalta brua efikeco povas esti akiritaj aplikante superkradstrukturojn.Tamen, ĉi tiu InGaAs/InAlAs kvantuma putostrukturo APD, kiu povas pliigi la k-valoron, malfacilas apliki al optikaj riceviloj.Ĉi tio estas ĉar la multiplika faktoro kiu influas la maksimuman respondecon estas limigita per la malhela fluo, ne la multiplika bruo.En ĉi tiu strukturo, la malhela fluo estas plejparte kaŭzita de la tunela efiko de la InGaAs-putotavolo kun mallarĝa benda interspaco, do la enkonduko de larĝbenda interspaco kvaternara alojo, kiel ekzemple InGaAsP aŭ InAlGaAs, anstataŭe de InGaAs kiel la puttavolo. de la kvantuma putostrukturo povas subpremi la malhelan fluon.
Afiŝtempo: Nov-13-2023