Hiljutised edusammudsuure tundlikkusega laviinifotodetektorid
Toatemperatuuril kõrge tundlikkus 1550 nmlaviini fotodioodidetektor
Lähiinfrapuna (SWIR) sagedusalas kasutatakse optoelektroonilises sides ja liDAR-rakendustes laialdaselt ülitundlikke kiireid laviindioode. Praegust lähiinfrapuna laviinfotodioodi (APD), milles domineerib indium-gallium-arseeni laviini läbilöögidiood (InGaAs APD), on aga alati piiranud traditsiooniliste kordistaja piirkonna materjalide, indiumfosfiidi (InP) ja indiumalumiinium-arseeni (InAlAs), juhusliku kokkupõrke ionisatsioonimüra, mille tulemuseks on seadme tundlikkuse märkimisväärne vähenemine. Aastate jooksul on paljud teadlased aktiivselt otsinud uusi pooljuhtmaterjale, mis ühilduvad InGaAs ja InP optoelektrooniliste platvormide protsessidega ning millel on ülimadal löögisionisatsioonimüra jõudlus, mis sarnaneb ränimaterjalide omaga.
Innovatiivne 1550 nm laviinifotodioodidetektor aitab kaasa LiDAR-süsteemide arendamisele
Ühendkuningriigi ja Ameerika Ühendriikide teadlaste meeskond on esmakordselt edukalt välja töötanud uue ülitundliku 1550 nm APD fotodetektori (laviini fotodetektor), läbimurre, mis lubab oluliselt parandada LiDAR-süsteemide ja muude optoelektrooniliste rakenduste jõudlust.
Uued materjalid pakuvad olulisi eeliseid
Selle uurimistöö tipphetk on materjalide uuenduslik kasutamine. Teadlased valisid neeldumiskihiks GaAsSb ja kordistuskihiks AlGaAsSb. See disain erineb traditsioonilisest InGaAs/InP-st ja pakub olulisi eeliseid:
1.GaAsSb neeldumiskiht: GaAsSb-l on sarnane neeldumistegur kui InGaAs-il ning üleminek GaAsSb neeldumiskihilt AlGaAsSb-le (kordistaja kihile) on lihtsam, vähendades lõksuefekti ning parandades seadme kiirust ja neeldumise efektiivsust.
2. AlGaAsSb kordistuskiht: AlGaAsSb kordistuskiht on jõudluse poolest traditsioonilistest InP ja InAlAs kordistuskihtidest parem. See kajastub peamiselt suures võimenduses toatemperatuuril, suures ribalaiuses ja ülimadala liigse müra osas.
Suurepäraste tulemusnäitajatega
UusAPD fotodetektor(laviinifotodiooddetektor) pakub ka olulisi parandusi jõudlusnäitajates:
1. Ülikõrge võimendus: Ülikõrge võimendus 278 saavutati toatemperatuuril ning hiljuti täiustas dr Jin Xiao struktuuri optimeerimist ja protsessi ning maksimaalset võimendust suurendati väärtuseni M=1212.
2. Väga madal müratase: näitab väga madalat liigmüra (F < 3, võimendus M = 70; F<4, võimendus M=100).
3. Kõrge kvantefektiivsus: maksimaalse võimenduse korral on kvantefektiivsus koguni 5935,3%. Tugev temperatuuristabiilsus: läbilöögitundlikkus madalal temperatuuril on umbes 11,83 mV/K.
Joonis 1 APD liigne mürafotodetektorseadmedvõrreldes teiste APD fotodetektoritega
Laialdased rakendusvõimalused
Sellel uuel APD-l on oluline mõju liDAR-süsteemidele ja footonirakendustele:
1. Täiustatud signaali-müra suhe: suur võimendus ja madal müratase parandavad oluliselt signaali-müra suhet, mis on kriitilise tähtsusega footonivaeses keskkonnas rakenduste jaoks, näiteks kasvuhoonegaaside seire puhul.
2. Tugev ühilduvus: uus APD fotodetektor (laviinifotodetektor) on loodud ühilduma praeguste indiumfosfiidil (InP) põhinevate optoelektroonikaplatvormidega, tagades sujuva integratsiooni olemasolevate kommertskommunikatsioonisüsteemidega.
3. Suur tööefektiivsus: see suudab tõhusalt töötada toatemperatuuril ilma keerukate jahutusmehhanismideta, lihtsustades juurutamist erinevates praktilistes rakendustes.
Selle uue 1550 nm SACM APD fotodetektori (laviinifotodetektori) väljatöötamine kujutab endast suurt läbimurret selles valdkonnas, käsitledes peamisi piiranguid, mis on seotud traditsiooniliste APD fotodetektorite (laviinifotodetektorite) liigse müra ja võimendusribalaiuse toodetega. See innovatsioon peaks suurendama liDAR-süsteemide, eriti mehitamata liDAR-süsteemide, aga ka vaba ruumi side võimalusi.
Postituse aeg: 13. jaanuar 2025