Kokkuvõte: Avalanche Photodetectori põhistruktuur ja tööpõhimõte (APD fotodetektor) tutvustatakse, analüüsitakse seadme struktuuri evolutsiooniprotsessi, praegune uurimistöö staatus on kokku võetud ja APD edaspidist arengut uuritakse prospektiivselt.
1. Sissejuhatus
Fotodetektor on seade, mis teisendab valgusignaalid elektrilisteks signaalideks. Apooljuht fotodetektor, Foto genereeritud kandur, mille ergastatud footon siseneb välisele vooluringile rakendatud eelarvamuse pinge alla ja moodustab mõõdetava fotovoolu. Isegi maksimaalse reageerimisvõime korral võib PIN-i fotodiood toota kõige rohkem paari elektron-augupaare, mis on seade sisemise võimenduseta. Suurema reageerimisvõime tagamiseks võib kasutada laviini fotodioodi (APD). APD amplifikatsiooniefekt fotovoorule põhineb ionisatsiooni kokkupõrkefektil. Teatud tingimustes võivad kiirendatud elektronid ja augud saada piisavalt energiat võrega põrkumiseks, et saada uus elektron-augupaaride paar. See protsess on ahelreaktsioon, nii et valguse neeldumisega genereeritud elektron-augupaaride paar võib tekitada suure hulga elektron-augupaare ja moodustada suure sekundaarse fotovoolu. Seetõttu on APD-l kõrge reageerimisvõime ja sisemine võimendus, mis parandab seadme signaali-müra suhet. APD-d kasutatakse peamiselt pikamaa- või väiksemates optiliste kiudude sidesüsteemides, millel on muude optilise võimsuse piirangud. Praegu on paljud optiliste seadmete eksperdid APD väljavaadete suhtes väga optimistlikud ja usuvad, et APD uurimistöö on vajalik seotud valdkondade rahvusvahelise konkurentsivõime suurendamiseks.
2. tehniline arenglaviini fotodetektor(APD fotodetektor)
2.1 Materjalid
(1)Si fotodetektor
SI Material Technology on küps tehnoloogia, mida kasutatakse laialdaselt mikroelektroonika valdkonnas, kuid see ei sobi seadmete valmistamiseks lainepikkuse vahemikus 1,31 mm ja 1,55 mm, mis on optilise kommunikatsiooni valdkonnas üldiselt aktsepteeritud.
(2) GE
Ehkki GE APD spektraalne reageerimine sobib madala kadu ja madala kiudainete ülekande nõuetele, on ettevalmistusprotsessis suuri raskusi. Lisaks on GE elektronide ja aukude ionisatsiooni kiiruse suhe () 1 lähedal, seega on keeruline ette valmistada suure jõudlusega APD-seadmeid.
(3) IN0.53GA0.47AS/INP
See on tõhus meetod IN0.53GA0.47A -de valimiseks APD valguse neeldumiskihina ja INP kordistaja kihina. IN0,53GA0,47AS materjali neeldumispiim on 1,65 mm, 1,31 mm, 1,55 mm lainepikkus umbes 104cm-1 kõrge neeldumiskoefitsient, mis on praegu valguse detektori neeldumiskihi eelistatud materjal.
(4)Ingaas fotodetektor/Sissefotodetektor
Valides ingaasp valgust neelava kihina ja inp korrutaja kihina, saab APD vastuse lainepikkusega 1-1,4 mm, kõrge kvant efektiivsus, madala tumeda voolu voolu ja kõrge laviini võimendus. Valides erinevad sulami komponendid, saavutatakse parim jõudlus konkreetsete lainepikkuste jaoks.
(5) ingaasid/inalad
IN0.52Al0.48AS materjal on ribavahe (1,47EV) ja see ei neelata lainepikkuse vahemikus 1,55 mm. On tõendeid selle kohta, et õhukese in 0.52Al0.48AS epitaksiaalne kiht võib saada paremaid omadusi kui Inp kui korrutushirm kui puhta elektronide süstimise tingimustes.
(6) ingaasid/ingaasid (p)/inalad ja ingaasid/(al) gaas/inalas
Materjalide mõju ionisatsiooni määr on oluline tegur, mis mõjutab APD jõudlust. Tulemused näitavad, et kordajakihi kokkupõrkeionisatsiooni kiirust saab parandada, tutvustades InGAA -sid (P) /INalasid ja (al) Gaas /Inalas Superlattice'i struktuurides. Superlattice'i struktuuri abil saab ribadehnika kunstlikult juhtida riba riba serva katkemist juhtivuse riba ja valentsriba väärtuste vahel ning tagada, et juhtivusriba katkestus on palju suurem kui valentsriba katkestus (ΔEC >> ΔEV). Võrreldes InGAAS -i puistematerjalidega suureneb IngaaS/Inalas kvantkaevu elektronide ionisatsiooni kiirus (A) märkimisväärselt ning elektronid ja augud saavad lisaenergiat. ΔEC >> ΔEV tõttu võib eeldada, et elektronide saadud energia suurendab elektronide ionisatsiooni kiirust palju rohkem kui augu energia panus aukude ionisatsiooni kiirusesse (B). Elektronide ionisatsiooni kiiruse ja aukude ionisatsiooni kiiruse suhe (k) suureneb. Seetõttu on kõrge võimendusega ribalaiuse toote (GBW) ja madala müra jõudluse saavutamine superlatticu struktuuride rakendamisel. Seda InGaaS/INALAS kvantkaevu struktuuri APD, mis võib K väärtust suurendada, on optiliste vastuvõtjate suhtes keeruline rakendada. Selle põhjuseks on asjaolu, et maksimaalset reageerimisvõimet mõjutavat kordaja tegurit piirab tume vool, mitte kordistaja müra. Selles struktuuris põhjustab tumedat voolu peamiselt kitsa ribalaiusega ingaase kaevukihi tunneldamise mõju, nii et lairiba lõhe kvaternaarisulami sissetoomine, näiteks InGAASP või InalgAA-sid, InGAA-de asemel, kui kvantkaevu struktuuri kaevukihis, võib tumeda voolu maha suruda.
Postiaeg: 13. november 20123