La principo kaj nuna situacio delavango fotodetektilo (APD-fotodetektilo) Dua parto
2.2 APD-peceta strukturo
Racia blatstrukturo estas la baza garantio de alt-efikecaj aparatoj. La struktura dezajno de APD ĉefe konsideras RC-tempokonstanto, truokapton ĉe heterojunkcio, portantan transittempon tra malplenigregiono ktp. La evoluo de ĝia strukturo estas resumita malsupre:
(1) Baza strukturo
La plej simpla APD-strukturo estas bazita sur la PIN-fotodiodo, la P-regiono kaj N-regiono estas tre dopitaj, kaj la N-speca aŭ P-tipa duoble-repelanta regiono estas lanĉita en la apuda P-regiono aŭ N-regiono por generi sekundarajn elektronojn kaj truon. paroj, por realigi la plifortigon de la primara fotofluo. Por InP-seriomaterialoj, ĉar la trua efiko joniga koeficiento estas pli granda ol la elektrona efiko joniga koeficiento, la gajno regiono de N-tipa dopado estas kutime metita en la P-regiono. En ideala situacio, nur truoj estas injektitaj en la gajnregionon, do ĉi tiu strukturo estas nomita truo-injektita strukturo.
(2) Sorbo kaj gajno estas distingitaj
Pro la larĝbendaj interspackarakterizaĵoj de InP (InP estas 1.35eV kaj InGaAs estas 0.75eV), InP estas kutime utiligita kiel la gajna zonmaterialo kaj InGaAs kiel la sorbada zonmaterialo.
(3) La strukturoj de sorbado, gradiento kaj gajno (SAGM) estas proponitaj respektive
Nuntempe, plej 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 gajna zono-materialo. Por ĉi tiu materialo, la dezajno de ĉi tiu APD estas, ke la lavanga procezo estas formita en la N-tipa InP per la kolizio de truoj. Konsiderante la grandan diferencon en la bendinterspaco inter InP kaj InGaAs, la energiniveldiferenco de proksimume 0.4eV en la valenta bendo faras la truojn generitajn en la InGaAs-sorbadtavolo obstrukcitaj ĉe la heterojunkcia rando antaŭ atingado de la InP-multiplika tavolo kaj la rapideco estas tre. reduktita, rezultigante longan respondtempon kaj mallarĝan bendolarĝon de ĉi tiu APD. Tiu problemo povas esti solvita aldonante InGaAsP-transirtavolon inter la du materialoj.
(4) La strukturoj de sorbado, gradiento, ŝargo kaj gajno (SAGCM) estas proponitaj respektive
Por plue alĝustigi la elektran kampan distribuadon de la absorba tavolo kaj la gajna tavolo, la ŝarga tavolo estas enkondukita en la aparato-dezajno, kio multe plibonigas la aparaton rapidecon kaj respondecon.
(5) Resonator plibonigita (RCE) SAGCM-strukturo
En la supra optimuma dezajno de tradiciaj detektiloj, ni devas alfronti la fakton, ke la dikeco de la absorba tavolo estas kontraŭdira faktoro por la aparato-rapido kaj kvantuma efikeco. La maldika dikeco de la absorba tavolo povas redukti la transportan transittempon, do granda bendolarĝo povas esti akirita. Tamen, samtempe, por akiri pli altan kvantuman efikecon, la sorba tavolo devas havi sufiĉan dikecon. La solvo al ĉi tiu problemo povas esti la resonanca kavaĵo (RCE) strukturo, tio estas, la distribuita Bragg Reflector (DBR) estas dizajnita ĉe la fundo kaj supro de la aparato. La DBR-spegulo konsistas el du specoj de materialoj kun malalta refrakta indico kaj alta refrakta indekso en strukturo, kaj la du kreskas alterne, kaj la dikeco de ĉiu tavolo renkontas la incidentan malpezan ondolongon 1/4 en la duonkonduktaĵo. La resonatora strukturo de la detektilo povas plenumi la rapidajn postulojn, la dikeco de la sorbada tavolo povas fariĝi tre maldika, kaj la kvantuma efikeco de la elektrono pliiĝas post pluraj reflektadoj.
(6) Rand-kunligita ondgvidstrukturo (WG-APD)
Alia solvo por solvi la kontraŭdiron de malsamaj efikoj de absorba tavoldikeco sur aparatrapideco kaj kvantuma efikeco estas enkonduki rand-kunligitan ondgvidstrukturon. Ĉi tiu strukturo eniras lumon de la flanko, ĉar la absorba tavolo estas tre longa, estas facile akiri altan kvantuman efikecon, kaj samtempe, la sorba tavolo povas esti tre maldika, reduktante la transportan transitan tempon. Tial, ĉi tiu strukturo solvas la malsaman dependecon de bendolarĝo kaj efikeco sur la dikeco de la sorba tavolo, kaj estas atendita atingi altan indicon kaj altan kvantuman efikecon APD. La procezo de WG-APD estas pli simpla ol tiu de RCE APD, kiu eliminas la komplikan preparprocezon de DBR-spegulo. Tial, ĝi estas pli farebla en la praktika kampo kaj taŭga por komuna ebena optika konekto.
3. Konkludo
La disvolviĝo de lavangofotodetektilomaterialoj kaj aparatoj estas reviziitaj. La elektronaj kaj truaj kolizioj jonigprocentoj de InP-materialoj estas proksimaj al tiuj de InAlAs, kiu kondukas al la duobla procezo de la du portantaj simbionoj, kiu igas la lavangan konstrutempon pli longa kaj la bruo pliigita. Kompare al puraj InAlAs-materialoj, InGaAs (P) /InAlAs kaj En (Al) GaAs/InAlAs kvantuma putostrukturoj havas pliigitan rilatumon de koliziaj jonigkoeficientoj, tiel ke la bruefikeco povas esti tre ŝanĝita. Koncerne strukturon, resonator-plifortigita (RCE) SAGCM-strukturo kaj rand-kunligita ondgvidstrukturo (WG-APD) estas evoluigitaj por solvi la kontraŭdirojn de malsamaj efikoj de absorba tavoldikeco sur aparatrapideco kaj kvantuma efikeco. Pro la komplekseco de la procezo, la plena praktika apliko de ĉi tiuj du strukturoj devas esti plu esplorita.
Afiŝtempo: Nov-14-2023