Absztrakt: A lavina fotodetektor alapvető felépítése és működési elve (APD fotodetektor) bevezetésre kerülnek, az eszköz szerkezetének evolúciós folyamatát elemezzük, a jelenlegi kutatási státust összefoglaljuk, és az APD jövőbeli fejlesztését prospektív módon vizsgáljuk.
1. Bevezetés
A fotodetektor olyan eszköz, amely a fényjeleket elektromos jelekké alakítja. Afélvezető fotodetektor, Az incidens foton által gerjesztett fotó által generált hordozó belép a külső áramkörbe az alkalmazott torzítási feszültség alatt, és mérhető fényáramot képez. Még a maximális reakcióképesség esetén is egy PIN-fotodiode csak egy pár elektron-lyuk párot tud előállítani, amely belső nyereség nélküli eszköz. A nagyobb reagálás érdekében a lavina fotodiode (APD) használható. Az APD amplifikációs hatása a fényáramra az ionizációs ütközési hatáson alapul. Bizonyos körülmények között a gyorsított elektronok és lyukak elegendő energiát kaphatnak ahhoz, hogy ütközjenek a rácskal, hogy új elektron-lyuk-párokat állítsanak elő. Ez a folyamat egy láncreakció, így a fényelnyeléssel generált elektron-lyukpár pár nagyszámú elektron-lyuk-pár előállíthat, és nagy másodlagos fényáramot képezhet. Ezért az APD nagy reakcióképességgel és belső nyereséggel rendelkezik, ami javítja az eszköz jel-zaj arányát. Az APD-t elsősorban hosszú távú vagy kisebb optikai szálkommunikációs rendszerekben fogják használni, a vett optikai teljesítmény egyéb korlátozásaival. Jelenleg sok optikai eszközszakértő nagyon optimista az APD kilátásaival kapcsolatban, és úgy véli, hogy az APD kutatása szükséges a kapcsolódó mezők nemzetközi versenyképességének javításához.
2.lavina fotodetektor(APD fotodetektor)
2.1 Anyagok
(1)SI fotodetektor
Az SI anyagi technológia egy érett technológia, amelyet széles körben használnak a mikroelektronika területén, de nem alkalmas az 1,31 mm és 1,55 mm -es hullámhosszúságú eszközök előkészítésére, amelyeket általában az optikai kommunikáció területén elfogadnak.
(2) GE
Noha a GE APD spektrális reakciója alkalmas az alacsony veszteség és az alacsony diszperzió követelményeire az optikai szálátvitelben, nagy nehézségek merülnek fel az előkészítési folyamatban. Ezen túlmenően a GE elektron- és lyuk ionizációs sebességének aránya közel van a () 1-hez, tehát nehéz előállítani a nagy teljesítményű APD-eszközöket.
(3) IN0.53GA0.47AS/INP
Ez egy hatékony módszer az IN0.53GA0.47AS kiválasztására az APD és az INP fényelnyel abszorpciós rétegeként. A 0,53GA0,47AS anyag abszorpciós csúcsa 1,65 mm, 1,31 mm, 1,55 mm-es hullámhossz körülbelül 104 cm-es magas abszorpciós együttható, amely jelenleg a fényérzékelő abszorpciós rétegének előnyben részesített anyag.
(4)Ingaas fotodetektor/BEfotodetektor
Ha az IngaSP-t a fényelnyelő rétegként és az INP-ként a szorzórétegként választja, APD, 1-1,4 mm-es válasz hullámhosszúsággal, nagy kvantumhatékonyság, alacsony sötét áram és nagy lavina nyereség. A különböző ötvözet -összetevők kiválasztásával a specifikus hullámhosszok legjobb teljesítményét érik el.
(5) Ingaas/inalas
Az IN0.52AL0.48AS anyagnak sávrés (1,47EV) van, és nem szívja fel 1,55 mm -es hullámhossz -tartományt. Bizonyítékok vannak arra, hogy a vékony IN0.52AL0.48A epitaxiális réteg jobb nyereségjellemzőket érhet el, mint az INP, mint egy multipolátorréteg, tiszta elektroninjekciós állapotban.
(6) ingaas/ingaas (p)/inalas és ingaas/in (al) Gaas/inalas
Az anyagok hatás ionizációs sebessége fontos tényező, amely befolyásolja az APD teljesítményét. Az eredmények azt mutatják, hogy a szorzási ionizációs sebesség a szorzó réteg javításával javítható Ingaas (P) /inalas és (Al) GaAS /Inalas SuperLattice struktúrák bevezetésével. A SuperLattice struktúrának felhasználásával a sávmérnöki műszaki műszaki műszaki műszaki irányítást képes ellenőrizni az aszimmetrikus sáv szélességének folytonosságát a vezetőképes sáv és a valencia sáv értékei között, és gondoskodni arról, hogy a vezetési sáv folytonosság sokkal nagyobb legyen, mint a valencia sáv folytonossága (Δec >> ΔEV). Az Ingaas ömlesztett anyagokkal összehasonlítva az Ingaas/Inalas kvantumkút elektron ionizációs sebessége (A) szignifikánsan megnőtt, és az elektronok és lyukak extra energiát nyernek. Az ΔEC >> Δev miatt várható, hogy az elektronok által megszerzett energia sokkal jobban növeli az elektron ionizációs sebességét, mint a lyuk energiájának hozzájárulása a lyuk ionizációs sebességéhez (B). Az elektron ionizációs sebesség és a lyuk ionizációs sebességének (K) aránya (K) növekszik. Ezért a nagy nyereség-sávszélességű terméket (GBW) és az alacsony zajszintet a SuperLattice struktúrák alkalmazásával lehet beszerezni. Ezt az Ingaas/inalas kvantumkút szerkezetét, amely növeli a K értéket, nehéz alkalmazni az optikai vevőkre. Ennek oka az, hogy a maximális reakciót befolyásoló szorzó tényezőt a sötét áram, nem pedig a szorzó zajja korlátozza. Ebben a struktúrában a sötét áramot elsősorban az Ingaas kút réteg alagúthatása okozza egy keskeny sávréssel, tehát egy széles sávú rés-ötvözet, például az ingasp vagy az inalgaák bevezetése, a kvantumkút-szerkezet kútrétegének helyett a sötét áramot elnyomhatja.
A postai idő: november-13-2023