Принцип һәм хәзерге ситуациякардан фотодетектор (APD фотодетектор) Икенче өлеш
2.2 APD чип структурасы
Акыллы чип структурасы - югары җитештерүчәнлек җайланмаларының төп гарантиясе.APD-ның структур дизайны, нигездә, RC вакытын даими, гетерожункциядә тишек тоту, тузган төбәк аша ташучы транзит вакыты һ.б.Аның структурасының үсеше түбәндә ясала:
(1) Төп структура
Иң гади APD структурасы PIN фотодиодына нигезләнгән, P өлкәсе һәм N өлкәсе бик күп допедланган, һәм N тибындагы яки P тибындагы икеләтә репеллацион төбәк күрше P төбәгендә яки N өлкәсендә икенчел электрон һәм тишек булдыру өчен кертелә. парлар, төп фотокуррентның көчәйтелүен тормышка ашыру өчен.InP серияле материаллар өчен, тишек тәэсире ионлаштыру коэффициенты электрон тәэсир ионлаштыру коэффициентыннан зуррак булганга, N тибындагы допингның табыш өлкәсе гадәттә P төбәгендә урнаштырыла.Идеаль ситуациядә табыш өлкәсенә тишекләр генә кертелә, шуңа күрә бу структура тишек-инъекцияле структура дип атала.
2) Абсорбция һәм табыш аерыла
InP-ның киң диапазон аермасы аркасында (InP - 1,35eV һәм InGaAs - 0,75eV), InP гадәттә табыш зонасы материалы, InGaAs үзләштерү зонасы материалы буларак кулланыла.
(3) Сиңдерү, градиент һәм табыш (SAGM) структуралары тиешенчә тәкъдим ителә
Хәзерге вакытта, күпчелек коммерция APD җайланмалары InP / InGaAs материалын, InGaAларны үзләштерү катламы итеп кулланалар, InP югары электр кыры астында (> 5x105V / см), зона материалы буларак кулланылырга мөмкин.Бу материал өчен, бу APD дизайны - кар көчәнеше N тибындагы InP тишекләр бәрелеше аркасында барлыкка килә.InP һәм InGaAs арасындагы диапазон аермасының зур аермасын исәпкә алып, валентлык полосасында якынча 0,4eV энергия дәрәҗәсенең аермасы InGaAs үзләштерү катламында барлыкка килгән тишекләрне InP мультипликатор катламына җиткәнче гетерожункция кырында тоткарлый һәм тизлек зур. кыскартылды, нәтиҗәдә бу җавапның озын җавап вакыты һәм тар киңлеге.Бу проблеманы ике материал арасында InGaAsP күчү катламы өстәп чишеп була.
(4) Сиңдерү, градиент, корылма һәм табыш (SAGCM) структуралары тиешенчә тәкъдим ителә
Алга таба үзләштерү катламының электр кыры бүленешен көйләү өчен, корылма катламы җайланма дизайнына кертелә, бу җайланманың тизлеген һәм җаваплылыгын яхшырта.
(5) Резонатор көчәйтелгән (RCE) SAGCM структурасы
Традицион детекторларның югарыдагы оптималь дизайнында, без үзләштерү катламының калынлыгы җайланма тизлеге һәм квант эффективлыгы өчен капма-каршы фактор булырга тиеш.Сеңдергеч катламның нечкә калынлыгы ташучының транзит вакытын кыскартырга мөмкин, шуңа күрә зур киңлек киңлеге алырга мөмкин.Ләкин, шул ук вакытта, югары квант эффективлыгын алу өчен, үзләштерү катламы җитәрлек калынлыкка ия булырга тиеш.Бу проблеманы чишү резонант куышлыгы (RCE) структурасы булырга мөмкин, ягъни таратылган Bragg Reflector (DBR) җайланманың төбендә һәм өстендә эшләнгән.DBR көзгесе түбән рефактив индекслы һәм структурасында югары реактив индекслы ике төрле материалдан тора, һәм икесе чиратлашып үсә, һәм һәр катламның калынлыгы ярымүткәргечнең яктылык дулкын озынлыгы 1/4 белән туры килә.Детекторның резонатор структурасы тизлек таләпләренә җавап бирә ала, үзләштерү катламының калынлыгы бик нечкә булырга мөмкин, һәм электронның квант эффективлыгы берничә чагылыштан соң арта.
(6) Кырык кушылган дулкынландыргыч структурасы (WG-APD)
Deviceайланма тизлегенә һәм квант эффективлыгына үзләштерү катлам калынлыгының төрле эффектларының каршылыгын чишү өчен тагын бер чишелеш - чит-кушылган дулкын саклагыч структурасын кертү.Бу структура яктылыкка керә, чөнки үзләштерү катламы бик озын, югары квант эффективлыгын алу җиңел, һәм шул ук вакытта үзләштерү катламы бик нечкә ясалырга мөмкин, ташучының транзит вакытын кыскартырга.Шуңа күрә, бу структура киңлек киңлегенең һәм эффективлыкның үзләштерү катламының калынлыгына бәйләнешен чишә, һәм югары тизлеккә һәм югары квант эффективлыгына ирешер дип көтелә.WG-APD процессы RCE APD процессына караганда гадирәк, бу DBR көзгесенең катлаулы әзерлек процессын бетерә.Шуңа күрә ул практик өлкәдә мөмкин һәм гомуми яссылык оптик тоташу өчен яраклы.
3. Йомгаклау
Кар көчлеген үстерүфотодетекторматериаллар һәм җайланмалар карала.InP материалларының электрон һәм тишек бәрелешү ионлаштыру темплары InAlAsныкына якын, бу ике йөртүче симфониясенең икеләтә процессына китерә, бу кар көчләрен төзү вакытын озынрак итә һәм шау-шу арта.Чиста InAlAs материаллары белән чагыштырганда, InGaAs (P) / InAlAs һәм In (Al) GaAs / InAlAs квант скважиналарының бәрелешү ионлаштыру коэффициентларының катнашуы арта, шуңа күрә тавыш җитештерүчәнлеге зур үзгәрергә мөмкин.Структурасы ягыннан резонатор көчәйтелгән (RCE) SAGCM структурасы һәм чит-кушылган дулкынландыргыч структурасы (WG-APD) үзләштерү катламы калынлыгының җайланма тизлегенә һәм квант эффективлыгына төрле каршылыкларны чишү өчен эшләнгән.Процессның катлаулылыгы аркасында, бу ике структураның тулы практик кулланылышы алга таба да өйрәнелергә тиеш.
Пост вакыты: 14-2023 ноябрь