Onlangse vooruitgang inhoë sensitiwiteit lawine fotodetektors
Kamertemperatuur hoë sensitiwiteit 1550 nmsneeustorting fotodiode detektor
In die nabye infrarooi (SWIR) band word hoësensitiwiteit-hoëspoed-lawinediodes wyd gebruik in opto-elektroniese kommunikasie en liDAR-toepassings. Die huidige nabye-infrarooi-lawinefotodiode (APD), wat oorheers word deur Indium-galliumarseen-lawine-deurslagdiode (InGaAs APD), is egter nog altyd beperk deur die ewekansige botsingsionisasiegeraas van tradisionele vermenigvuldigergebiedmateriale, indiumfosfied (InP) en indiumaluminiumarseen (InAlAs), wat 'n beduidende vermindering in die sensitiwiteit van die toestel tot gevolg het. Oor die jare het baie navorsers aktief gesoek na nuwe halfgeleiermateriale wat versoenbaar is met InGaAs- en InP-opto-elektroniese platformprosesse en ultra-lae impak-ionisasiegeraasprestasie het, soortgelyk aan grootmaat-silikonmateriale.
Die innoverende 1550 nm-lawinefotodiodedetektor help met die ontwikkeling van LiDAR-stelsels
'n Span navorsers in die Verenigde Koninkryk en die Verenigde State het vir die eerste keer suksesvol 'n nuwe ultra-hoë sensitiwiteit 1550 nm APD fotodetektor ontwikkel (sneeustorting fotodetektor), 'n deurbraak wat belowe om die werkverrigting van LiDAR-stelsels en ander opto-elektroniese toepassings aansienlik te verbeter.
Nuwe materiale bied belangrike voordele
Die hoogtepunt van hierdie navorsing is die innoverende gebruik van materiale. Die navorsers het GaAsSb as die absorpsielaag en AlGaAsSb as die vermenigvuldigerlaag gekies. Hierdie ontwerp verskil van tradisionele InGaAs/InP en bring beduidende voordele:
1. GaAsSb-absorpsielaag: GaAsSb het 'n soortgelyke absorpsiekoëffisiënt as InGaAs, en die oorgang van die GaAsSb-absorpsielaag na die AlGaAsSb (vermenigvuldigerlaag) is makliker, wat die lokval-effek verminder en die spoed en absorpsie-doeltreffendheid van die toestel verbeter.
2. AlGaAsSb-vermenigvuldigerlaag: Die AlGaAsSb-vermenigvuldigerlaag is beter as die tradisionele InP- en InAlAs-vermenigvuldigerlaag in werkverrigting. Dit word hoofsaaklik weerspieël in hoë wins by kamertemperatuur, hoë bandwydte en ultra-lae oortollige geraas.
Met uitstekende prestasie-aanwysers
Die nuweAPD-fotodetektor(lawine-fotodiodedetektor) bied ook beduidende verbeterings in prestasiemetrieke:
1. Ultrahoë wins: Die ultrahoë wins van 278 is by kamertemperatuur bereik, en onlangs het Dr. Jin Xiao die struktuuroptimalisering en proses verbeter, en die maksimum wins is verhoog na M=1212.
2. Baie lae geraas: toon baie lae oormatige geraas (F < 3, versterking M = 70; F<4, versterking M=100).
3. Hoë kwantumdoeltreffendheid: onder die maksimum wins is die kwantumdoeltreffendheid so hoog as 5935.3%. Sterk temperatuurstabiliteit: deurslaggevoeligheid by lae temperatuur is ongeveer 11.83 mV/K.
Fig 1 Oormatige geraas van APDfotodetektortoestellein vergelyking met ander APD-fotodetektors
Wye toepassingsvooruitsigte
Hierdie nuwe APD het belangrike implikasies vir liDAR-stelsels en fotontoepassings:
1. Verbeterde sein-tot-ruis-verhouding: Die hoë versterking en lae geraas-eienskappe verbeter die sein-tot-ruis-verhouding aansienlik, wat krities is vir toepassings in foton-arm omgewings, soos kweekhuisgasmonitering.
2. Sterk versoenbaarheid: Die nuwe APD-fotodetektor (lawine-fotodetektor) is ontwerp om versoenbaar te wees met huidige indiumfosfied (InP) opto-elektroniese platforms, wat naatlose integrasie met bestaande kommersiële kommunikasiestelsels verseker.
3. Hoë operasionele doeltreffendheid: Dit kan doeltreffend by kamertemperatuur werk sonder komplekse verkoelingsmeganismes, wat die ontplooiing in verskeie praktiese toepassings vereenvoudig.
Die ontwikkeling van hierdie nuwe 1550 nm SACM APD-fotodetektor (lawine-fotodetektor) verteenwoordig 'n groot deurbraak in die veld. Dit spreek sleutelbeperkings aan wat verband hou met oormatige geraas en winsbandwydteprodukte in tradisionele APD-fotodetektor (lawine-fotodetektor) ontwerpe. Daar word verwag dat hierdie innovasie die vermoëns van liDAR-stelsels sal verhoog, veral in onbemande liDAR-stelsels, sowel as vryeruimte-kommunikasie.
Plasingstyd: 13 Januarie 2025