Legújabb eredmények anagy érzékenységű lavina fotodetektorok
Szobahőmérsékleten nagy érzékenység 1550 nmlavina fotodióda detektor
A közeli infravörös (SWIR) sávban a nagy érzékenységű, nagysebességű lavinadiódákat széles körben használják az optoelektronikai kommunikációban és a liDAR alkalmazásokban. A jelenlegi, indium-gallium-arzén lavina lebontódióda (InGaAs APD) által dominált közeli infravörös lavina fotodiódát (APD) azonban mindig is korlátozta a hagyományos szorzótartományú anyagok, az indium-foszfid (InP) és az indium-alumínium-arzén (InAlAs) véletlenszerű ütközési ionizációs zaja, ami az eszköz érzékenységének jelentős csökkenéséhez vezetett. Az évek során számos kutató aktívan keres új félvezető anyagokat, amelyek kompatibilisek az InGaAs és InP optoelektronikai platformfolyamatokkal, és ultra-alacsony ütközési ionizációs zajjal rendelkeznek, hasonlóan a tömbi szilícium anyagokhoz.
Az innovatív 1550 nm-es lavina-fotodióda-detektor segíti a LiDAR rendszerek fejlesztését
Egy brit és amerikai kutatócsoport elsőként fejlesztett ki sikeresen egy új, ultra nagy érzékenységű, 1550 nm-es APD fotodetektort.lavina fotodetektor), egy áttörés, amely ígéretet tesz a LiDAR rendszerek és más optoelektronikai alkalmazások teljesítményének jelentős javítására.
Az új anyagok kulcsfontosságú előnyöket kínálnak
A kutatás fénypontja az anyagok innovatív felhasználása. A kutatók GaAsSb-t választottak abszorpciós rétegnek, AlGaAsSb-t pedig multiplikátor rétegnek. Ez a kialakítás eltér a hagyományos InGaAs/InP-től, és jelentős előnyökkel jár:
1.GaAsSb abszorpciós réteg: A GaAsSb abszorpciós együtthatója hasonló az InGaAs-hoz, és az átmenet a GaAsSb abszorpciós rétegről az AlGaAsSb-re (szorzóréteg) könnyebb, csökkentve a csapdahatást, és javítva az eszköz sebességét és abszorpciós hatékonyságát.
2. AlGaAsSb szorzóréteg: Az AlGaAsSb szorzóréteg teljesítménye jobb, mint a hagyományos InP és InAlAs szorzórétegeké. Ez főként a szobahőmérsékleten mért nagy erősítésben, a nagy sávszélességben és az ultra alacsony zajszintben nyilvánul meg.
Kiváló teljesítménymutatókkal
Az újAPD fotodetektor(lavina fotodióda detektor) jelentős javulást kínál a teljesítménymutatókban is:
1. Ultramagas erősítés: A 278-as ultramagas erősítést szobahőmérsékleten érték el, és Dr. Jin Xiao nemrégiben fejlesztette a szerkezet optimalizálását és a folyamatot, így a maximális erősítést M=1212-re növelték.
2. Nagyon alacsony zajszint: nagyon alacsony többletzajt mutat (F < 3, M erősítés = 70; F<4, M erősítés=100).
3. Magas kvantumhatásfok: maximális erősítés mellett a kvantumhatásfok eléri az 5935,3%-ot. Erős hőmérsékleti stabilitás: az átütési érzékenység alacsony hőmérsékleten körülbelül 11,83 mV/K.
1. ábra Az APD túlzott zajafotodetektoros eszközökösszehasonlítva más APD fotodetektorokkal
Széles körű alkalmazási lehetőségek
Ennek az új APD-nek fontos következményei vannak a liDAR rendszerekre és a fotonalkalmazásokra nézve:
1. Javított jel-zaj viszony: A nagy erősítés és az alacsony zajszint jelentősen javítja a jel-zaj arányt, ami kritikus fontosságú a fotonszegény környezetben történő alkalmazásoknál, például az üvegházhatású gázok monitorozásánál.
2. Kiváló kompatibilitás: Az új APD fotodetektor (lavina fotodetektor) kompatibilis a jelenlegi indium-foszfid (InP) optoelektronikai platformokkal, biztosítva a zökkenőmentes integrációt a meglévő kereskedelmi kommunikációs rendszerekkel.
3. Magas működési hatékonyság: Szobahőmérsékleten hatékonyan működik komplex hűtési mechanizmusok nélkül, ami leegyszerűsíti a telepítést a különféle gyakorlati alkalmazásokban.
Ennek az új, 1550 nm-es SACM APD fotodetektornak (lavina fotodetektornak) a kifejlesztése jelentős áttörést jelent a területen, mivel a hagyományos APD fotodetektor (lavina fotodetektor) kialakításokban a túlzott zajjal és az erősítési sávszélesség-termékekkel kapcsolatos főbb korlátokat kezeli. Ez az innováció várhatóan növelni fogja a liDAR rendszerek képességeit, különösen a pilóta nélküli liDAR rendszerekben, valamint a szabadtérbeli kommunikációban.
Közzététel ideje: 2025. január 13.