Samevatting: die basiese struktuur en werkbeginsel van lawine fotodetektor (APD fotodetektor) word bekendgestel, die evolusieproses van die apparaatstruktuur word ontleed, die huidige navorsingstatus word saamgevat en die toekomstige ontwikkeling van APD word prospektief bestudeer.
1. Inleiding
'N Fotodetektor is 'n toestel wat ligseine omskakel in elektriese seine. In ahalfgeleier fotodetektor, Die foto-gegenereerde draer wat opgewonde is deur die voorval, foton betree die eksterne stroombaan onder die toegepaste voorspanning en vorm 'n meetbare fotostroom. Selfs met die maksimum responsiwiteit kan 'n pin-fotodiode slegs 'n paar elektrongatpare produseer, wat 'n toestel is sonder interne wins. Vir groter responsiwiteit kan 'n lawine -fotodiode (APD) gebruik word. Die versterkingseffek van APD op fotostroom is gebaseer op die ionisasie -botsingseffek. Onder sekere omstandighede kan die versnelde elektrone en gate genoeg energie verkry om met die rooster te bots om 'n nuwe paar elektrongatpare te produseer. Hierdie proses is 'n kettingreaksie, sodat die paar elektrongatpare wat deur ligabsorpsie gegenereer word, 'n groot aantal elektrongatpare kan produseer en 'n groot sekondêre fotostroom vorm. Daarom het APD 'n hoë responsiwiteit en interne wins, wat die sein-tot-geraas-verhouding van die toestel verbeter. APD sal hoofsaaklik gebruik word in langafstand- of kleiner optiese veselkommunikasiestelsels met ander beperkings op die ontvangde optiese krag. Op die oomblik is baie optiese toestelle kundiges baie optimisties oor die vooruitsigte van APD, en glo dat die navorsing van APD nodig is om die internasionale mededingendheid van verwante velde te verbeter.
2. Tegniese ontwikkeling vanAvalanche -fotodetektor(APD fotodetektor)
2.1 Materiaal
(1)Si fotodetektor
SI -materiaaltegnologie is 'n volwasse tegnologie wat wyd gebruik word op die gebied van mikro -elektronika, maar dit is nie geskik vir die voorbereiding van toestelle in die golflengte van 1,31 mm en 1,55 mm wat algemeen aanvaar word op die gebied van optiese kommunikasie nie.
(2) GE
Alhoewel die spektrale respons van GE APD geskik is vir die vereistes van lae verlies en lae verspreiding in optiese veseloordrag, is daar groot probleme in die voorbereidingsproses. Daarbenewens is GE se elektron- en gat-ionisasietempo-verhouding naby () 1, dus is dit moeilik om APD-toestelle met 'n hoë werkverrigting voor te berei.
(3) In0.53GA0.47As/INP
Dit is 'n effektiewe metode om IN0.53GA0.47As te kies as die ligabsorpsielaag van APD en INP as die vermenigvuldiger. Die absorpsiepiek van In0.53GA0.47As-materiaal is 1,65 mm, 1,31 mm, 1,55 mm golflengte is ongeveer 104 cm-1 hoë absorpsiekoëffisiënt, wat tans die voorkeurmateriaal is vir die absorpsielaag van ligdetektor.
(4)Ingaas fotodetektor/Infotodetektor
Deur Ingaasp as die ligabsorberende laag en INP as die vermenigvuldigerlaag te kies, kan APD met 'n reaksiegolflengte van 1-1,4 mm, hoë kwantumdoeltreffendheid, lae donker stroom en hoë lawine-wins voorberei word. Deur verskillende legeringskomponente te kies, word die beste werkverrigting vir spesifieke golflengtes bereik.
(5) Ingaas/inalas
In0.52Al0.48As het materiaal 'n bandgaping (1.47EV) en absorbeer nie die golflengte van 1,55 mm nie. Daar is bewyse dat dun in0.52Al0.48As -epitaksiale laag beter wins -eienskappe kan verkry as INP as 'n veelvoudige laag onder die toestand van suiwer elektroninspuiting.
(6) Ingaas/Ingaas (p)/inalas en Ingaas/in (al) gaas/inalas
Die impak ionisasietempo van materiale is 'n belangrike faktor wat die prestasie van APD beïnvloed. Die resultate toon dat die botsingsionisasietempo van die vermenigvuldigingslaag verbeter kan word deur IngaaS (P) /Inalas en in (Al) GaAs /Inalas Superlattice -strukture bekend te stel. Deur die Superlattice -struktuur te gebruik, kan die bandingenieurswese die asimmetriese bandrand -diskontinuïteit tussen die geleidingsband en die valensiebandwaardes kunsmatig beheer, en verseker dat die geleidingsband -diskontinuïteit baie groter is as die valensbanddiscontinuity (ΔEC >> ΔEV). In vergelyking met Ingaas -grootmaatmateriaal, word die elektroniese ionisasietempo (A) in die Inalas -kwantumput aansienlik verhoog, en elektrone en gate kry ekstra energie. As gevolg van ΔEC >> ΔEV, kan daar verwag word dat die energie wat deur elektrone verkry word, die elektron -ionisasietempo veel meer verhoog as die bydrae van gatenergie tot gat -ionisasietempo (b). Die verhouding (k) van elektronionisasietempo en ionisasietempo neem toe. Daarom kan hoë-wins-bandwydte-produk (GBW) en lae geraasprestasie verkry word deur superlattingsstrukture toe te pas. Hierdie INGAAS/INALAS -kwantumputstruktuur APD, wat die K -waarde kan verhoog, is egter moeilik om op optiese ontvangers van toepassing te wees. Dit is omdat die vermenigvuldigerfaktor wat die maksimum responsiwiteit beïnvloed, beperk word deur die donker stroom, nie die vermenigvuldigergeluid nie. In hierdie struktuur word die donker stroom hoofsaaklik veroorsaak deur die tonneleffek van die Ingaas-putlaag met 'n smal bandgaping, dus die bekendstelling van 'n breëband-gaping-kwaternêre legering, soos Ingaasp of Inalgaas, in plaas van IngaaS, kan die putlaag van die kwantumputstruktuur die donker stroom onderdruk.
Postyd: Nov-13-2023