Аннотация: Кар көчле фотодетекторның төп структурасы һәм эш принцибы (APD фотодетектор) кертелә, җайланма структурасының эволюция процессы анализлана, хәзерге тикшеренү статусы ясала, һәм киләчәктә APD үсеше өйрәнелә.
1. Кереш сүз
Фотодетектор - яктылык сигналларын электр сигналларына әйләндерүче җайланма. А.ярымүткәргеч фотодетектор, вакыйга фотоны белән дулкынландырылган фото-оператор кулланылган схема көчәнеше астында тышкы схемага керә һәм үлчәнә торган фотокурцент формалаштыра. Хәтта максималь җаваплылыкта да, PIN фотодиоды электрон тишек парларын гына җитештерә ала, бу эчке табышсыз җайланма. Зуррак җаваплылык өчен кар көчле фотодиод (APD) кулланылырга мөмкин. АПДның фотокуррентка көчәйтү эффекты ионлаштыру бәрелеш эффектына нигезләнә. Аерым шартларда тизләтелгән электроннар һәм тишекләр яңа пар электрон тишек парлары чыгару өчен такталар белән бәрелешү өчен җитәрлек энергия ала ала. Бу процесс чылбыр реакциясе, шуңа күрә яктылык үзләштерү аркасында барлыкка килгән электрон тишекле парлар күп санлы электрон тишекле парлар чыгара ала һәм зур икенчел фотокуррент формалаштыра ала. Шуңа күрә, APD югары җаваплылык һәм эчке табышка ия, бу җайланманың сигнал-шу коэффициентын яхшырта. APD, нигездә, ерак араларда яки кечерәк оптик җепсел элемтә системаларында кулланылачак, алынган оптик көчендә башка чикләүләр. Хәзерге вакытта күпчелек оптик җайланмалар белгечләре APD перспективаларына бик оптимистик, һәм APD тикшеренүләре бәйләнешле өлкәләрнең халыкара көндәшлелеген күтәрү өчен кирәк дип саныйлар.
2. Техник үсешкардан фотодетектор(APD фотодетектор)
2.1 Материаллар
(1)Si фотодетектор
Si материаль технология - микроэлектроника өлкәсендә киң кулланылган җитлеккән технология, ләкин оптик элемтә өлкәсендә гомуми кабул ителгән 1,31 мм һәм 1,55 мм дулкын озынлыгында җайланмалар әзерләү өчен яраксыз.
(2) Ге
Ge APD спектраль реакциясе оптик җепсел тапшыруда аз югалту һәм аз дисперсия таләпләренә туры килсә дә, әзерлек процессында зур кыенлыклар бар. Моннан тыш, Ge электрон һәм тишек ионлаштыру дәрәҗәсе () 1гә якын, шуңа күрә югары җитештерүчән APD җайланмаларын әзерләү кыен.
(3) In0.53Ga0.47As / InP
Бу In0.53Ga0.47As-ны APD-ның яктылык үзләштерү катламы һәм InP-ны мультипликатор катламы итеп сайлау өчен эффектив ысул. In0.53Ga0.47As сеңдерүнең иң югары ноктасы - 1,65 мм, 1,31 мм, 1,55 мм дулкын озынлыгы якынча 104см-1 югары үзләштерү коэффициенты, бу хәзерге вакытта яктылык детекторының үзләштерү катламы өчен өстенлекле материал.
(4)InGaAs фотодетектор/ Керүфотодетектор
InGaAsP-ны яктылык сеңдерүче катлам һәм InP-ны мультипликатор катламы итеп сайлап, дулкын озынлыгы 1-1,4 мм, югары квант эффективлыгы, түбән караңгы ток һәм көчле кар көчәнеше әзерләнергә мөмкин. Төрле эретелгән компонентларны сайлап, билгеле дулкын озынлыгы өчен иң яхшы күрсәткечкә ирешәләр.
(5) InGaAs / InAlAs
In0.52Al0.48As материалның диапазоны аермасы бар (1,47eV) һәм дулкын озынлыгы диапазонында 1,55 мм. Нечкә In0.52Al0.48A эпитаксиаль катламның чиста электрон инъекциясе шартларында мультипликатор катламы буларак InP-тан яхшырак табыш алу характеристикаларын ала алуына дәлилләр бар.
(6) InGaAs / InGaAs (P) / InAlAs һәм InGaAs / In (Al) GaAs / InAlAs
Материалларның ионлаштыру тәэсире APD эшенә тәэсир итүче мөһим фактор. Нәтиҗә шуны күрсәтә: тапкырлаучы катламның бәрелешү ионлаштыру тизлеге InGaAs (P) / InAlAs һәм In (Al) GaAs / InAlAs суперлаттик структураларын кертеп яхшыртыла ала. Суперлатица структурасын кулланып, полоса инженериясе ясалма рәвештә үткәргеч полосасы һәм валентлык полосасы кыйммәтләре арасындагы асимметрик полосаның өзелүен контрольдә тота ала, һәм үткәрү полосасының өзелүе валентлык полосасының өзелүеннән күпкә зуррак булуын тәэмин итә (ΔEc >> ΔEv). InGaAs күпчелек материаллар белән чагыштырганда, InGaAs / InAlAs квант кое электрон ионлаштыру дәрәҗәсе (а) сизелерлек арта, һәм электроннар һәм тишекләр өстәмә энергия ала. ΔEc >> ΔEv аркасында, электроннар алган энергия электрон ионлаштыру темпын тишек энергиясенең тишек ионлаштыру дәрәҗәсенә караганда күпкә артыр дип көтәргә була. Электрон ионлаштыру темпының (к) тишек ионлаштыру дәрәҗәсенә мөнәсәбәте арта. Шуңа күрә, югары керемле продукт (GBW) һәм түбән тавыш җитештерүчәнлеге суперлатис структураларын кулланып алырга мөмкин. Ләкин, бу InGaAs / InAlAs квант скважинасы структурасы, k кыйммәтен арттыра ала, оптик кабул итүчеләргә куллану кыен. Чөнки максималь җаваплылыкка тәэсир итүче тапкырлаучы фактор мультипликатор тавышы белән түгел, кара ток белән чикләнә. Бу структурада, кара ток, нигездә, тар полосасы булган InGaAs кое катламының тоннель эффекты аркасында килеп чыга, шуңа күрә InGaAs урынына InGaAsP яки InAlGaAs кебек киң полосалы аерма дүртенче эретмә кертү. квант кое структурасы кара токны баса ала.
Пост вакыты: 13-2023 ноябрь