La principo kaj aktuala situacio deAvalanche Photodetector (APD -fotodetektilo) Parto Du
2.2 APD -ĉifona strukturo
Akceptebla ĉifona strukturo estas la baza garantio de altfrekvencaj aparatoj. La struktura dezajno de APD ĉefe konsideras RC -konstantan tempon, kapton de truo ĉe heterojfunkciado, portanta transira tempo tra malpleniga regiono kaj tiel plu. La disvolviĝo de ĝia strukturo estas resumita sube:
(1) Baza strukturo
La plej simpla APD-strukturo baziĝas sur la PIN-fotodiodo, la regiono P kaj N-regiono estas peze dopita, kaj la N-tipo aŭ P-tipo duoble repelanta regiono estas enkondukitaj en la apuda P-regiono aŭ N-regiono por generi malĉefajn elektronojn kaj truajn parojn, por realigi la amplifadon de la primara fotokondukto. Por materialoj de la serio INP, ĉar la trua efika joniga koeficiento estas pli granda ol la elektron-efika joniga koeficiento, la gajna regiono de N-tipo-dopado estas kutime metita en la P-regionon. En ideala situacio, nur truoj estas injektitaj en la gajnan regionon, do ĉi tiu strukturo estas nomata trua injektita strukturo.
(2) Absorbado kaj gajno distingiĝas
Pro la larĝaj bandaj interspacaj trajtoj de INP (INP estas 1.35EV kaj inGaAs estas 0.75EV), INP estas kutime uzata kiel la gajno -zono -materialo kaj ingAAs kiel la absorba zono.
(3) La strukturoj de absorbo, gradiento kaj gajno (SAGM) estas proponitaj respektive
Nuntempe, plej multaj komercaj APD -aparatoj uzas INP/INGAAS -materialon, inGaAs kiel la absorba tavolo, INP sub alta elektra kampo (> 5x105V/cm) sen rompo, povas esti uzata kiel gajno -zono. Por ĉi tiu materialo, la dezajno de ĉi tiu APD estas, ke la lavanga procezo formiĝas en la N-tipo INP per la kolizio de truoj. Konsiderante la grandan diferencon en la bando -interspaco inter INP kaj INGAAs, la energia nivelo diferenco de ĉirkaŭ 0,4EV en la valenca bando igas la truojn generitajn en la ingAAs -absorba tavolo obstrukcita ĉe la heteroj funkciaj rando antaŭ ol atingi la INP -multiplikan tavolon kaj la rapideco estas tre reduktita, rezultigante longan respondon kaj mallarĝan bandon de la bando de la tempo kaj mallarĝa. Ĉi tiu problemo povas esti solvita aldonante inGaAsp -transiran tavolon inter la du materialoj.
(4) La strukturoj de absorbo, gradiento, ŝarĝo kaj gajno (SAGCM) estas proponitaj respektive
Por plue ĝustigi la elektran kampan distribuon de la absorba tavolo kaj la gajnan tavolon, la ŝarĝa tavolo estas enkondukita en la aparatan projekton, kiu multe plibonigas la aparatan rapidecon kaj respondecon.
(5) Resonator plibonigita (RCE) SAGCM -strukturo
En ĉi -supra optimuma dezajno de tradiciaj detektiloj, ni devas alfronti la fakton, ke la dikeco de la absorba tavolo estas kontraŭdira faktoro por la aparato -rapideco kaj kvantuma efikeco. La maldika dikeco de la sorba tavolo povas redukti la portantan transiran tempon, do granda larĝa bando povas esti akirita. Tamen samtempe por akiri pli altan kvantan efikecon, la absorba tavolo bezonas havi sufiĉan dikecon. La solvo de ĉi tiu problemo povas esti la resona kavo (RCE) strukturo, tio estas la distribuita Bragg -reflektoro (DBR) estas desegnita ĉe la fundo kaj supro de la aparato. La DBR -spegulo konsistas el du specoj de materialoj kun malalta refrakta indekso kaj alta refrakta indekso en strukturo, kaj la du kreskas alterne, kaj la dikeco de ĉiu tavolo renkontas la incidentan luman ondolongon 1/4 en la duonkonduktaĵo. La resona strukturo de la detektilo povas plenumi la rapidajn postulojn, la dikeco de la absorba tavolo povas fariĝi tre maldika, kaj la kvantuma efikeco de la elektrono estas pliigita post pluraj reflektoj.
(6) rando-kuplita ondo-strukturo (WG-APD)
Alia solvo por solvi la kontraŭdiron de malsamaj efikoj de absorba tavolo-dikeco sur aparata rapideco kaj kvantuma efikeco estas enkonduki rando-kuplan ond-gvidilon. Ĉi tiu strukturo eniras lumon de la flanko, ĉar la absorba tavolo estas tre longa, estas facile akiri altan kvantan efikecon, kaj samtempe la absorba tavolo povas fariĝi tre maldika, reduktante la transportan tempon. Tial ĉi tiu strukturo solvas la malsaman dependecon de larĝa de bando kaj efikeco de la dikeco de la absorba tavolo, kaj oni atendas atingi altan indicon kaj altan kvantan efikecon APD. La procezo de WG-APD estas pli simpla ol tiu de RCE APD, kiu forigas la komplikan preparan procezon de DBR-spegulo. Tial ĝi estas pli farebla en la praktika kampo kaj taŭga por ofta ebena optika ligo.
3. Konkludo
La disvolviĝo de lavangoFotodetektiloMaterialoj kaj aparatoj estas reviziitaj. La elektronaj kaj truaj koliziaj jonigaj ritmoj de INP -materialoj estas proksimaj al tiuj de Inalas, kio kondukas al la duobla procezo de la du portantaj simbionoj, kio pliigas la lavangan konstruadon de tempo kaj la bruo pliiĝas. Kompare kun puraj inalasaj materialoj, inGaAs (P) /inalas kaj en (Al) GaAs /Inalas -kvantumaj strukturoj havas pliigitan rilatumon de koliziaj jonigaj koeficientoj, do la brua agado povas esti tre ŝanĝita. Koncerne strukturon, resonatoro plibonigita (RCE) SAGCM-strukturo kaj rando-kuplita ondo-gvidila strukturo (WG-APD) estas evoluigitaj por solvi la kontraŭdirojn de malsamaj efikoj de absorba tavolo dikeco sur aparata rapideco kaj kvantuma efikeco. Pro la komplekseco de la procezo, la plena praktika apliko de ĉi tiuj du strukturoj bezonas esti plu esplorita.
Afiŝotempo: Nov-14-2023