Резюме: Основната структура и принципа на работа на PhotoDetector на лавината (APD фототектор) се въвеждат, анализира се процесът на еволюция на структурата на устройството, текущото състояние на изследване се обобщава и бъдещото развитие на APD се проучва проспективно.
1. Въведение
Фототектор е устройство, което преобразува светлинни сигнали в електрически сигнали. В aПолупроводников фотодетектор, Фото генерираният носител, развълнуван от падащия фотон, влиза във външната верига под приложеното напрежение на отклонение и образува измерим фотострумент. Дори при максимална отзивчивост, фотодиодът на PIN може да произвежда само двойка двойки електронни дупки, което е устройство без вътрешно усилване. За по -голяма отзивчивост може да се използва лавински фотодиод (APD). Ефектът на амплификация на APD върху фотострума се основава на ефекта на сблъсък с йонизация. При определени условия ускорените електрони и дупки могат да получат достатъчно енергия, за да се сблъскат с решетката, за да произведат нова двойка двойки електронни дупки. Този процес е верижна реакция, така че двойката двойки електронни дупки, генерирани от абсорбция на светлина, да може да доведе до голям брой двойки електрон и да образува голям вторичен фототок. Следователно APD има висока отзивчивост и вътрешно усилване, което подобрява съотношението сигнал / шум на устройството. APD ще се използва главно в системи за комуникация на дълги разстояния или по-малки оптични влакна с други ограничения на получената оптична мощност. Понастоящем много експерти по оптични устройства са много оптимистични относно перспективите на APD и смятат, че изследването на APD е необходимо за повишаване на международната конкурентоспособност на свързаните области.
2. Техническо развитие наПАЛАЛАНСКИ ФОТОДЕКТОР(APD фотодетектор)
2.1 Материали
(1)Si фотодетектор
Si материалната технология е зряла технология, която се използва широко в областта на микроелектрониката, но не е подходяща за приготвяне на устройства в обхвата на дължината на вълната от 1,31 мм и 1,55 мм, които обикновено се приемат в областта на оптичната комуникация.
(2) GE
Въпреки че спектралният отговор на GE APD е подходящ за изискванията за ниска загуба и ниска дисперсия при предаване на оптични влакна, в процеса на подготовка има големи трудности. В допълнение, съотношението на скоростта на йонизация на електрон и дупка на GE е близо до () 1, така че е трудно да се подготвят високоефективни APD устройства.
(3) in0.53ga0.47as/inp
Това е ефективен метод за избор на in0.53ga0.47As като светлинен абсорбционен слой на APD и InP като многоплаторно слой. Пикът на абсорбция на IN0.53GA0.47AS Материалът е 1,65 мм, 1,31 мм, дължината на вълната 1,55 мм е около 104 см-1 висок коефициент на абсорбция, който е предпочитаният материал за абсорбционния слой на детектора на светлината понастоящем.
(4)PhotoDetector Ingaas/InФототектор
Чрез избора на INGAASP като светлинна абсорбираща слой и InP като мултиплициращ слой, APD с дължина на вълната на реакцията 1-1,4 мм, висока квантова ефективност, нисък тъмен ток и високо усилване на лавината могат да бъдат подготвени. Чрез избора на различни компоненти на сплав се постига най -добрата производителност за специфични дължини на вълната.
(5) Ингаа/Иналас
In0.52Al0.48as Материалът има пропаст на лентата (1.47ev) и не абсорбира в обхвата на дължината на вълната от 1,55 мм. Има доказателства, че тънките in0.52al0.48as епитаксиален слой може да получи по -добри характеристики на усилване, отколкото INP като мултипликаторно слой при условие за чисто инжектиране на електрон.
(6) ingaas/ingaas (p)/inalas и ingaas/in (al) gaAs/inalas
Степента на йонизация на въздействието на материалите е важен фактор, влияещ върху работата на APD. Резултатите показват, че степента на йонизация на сблъсък на мултиплициращия слой може да бъде подобрена чрез въвеждане на IngaaS (P) /Inalas и в (Al) GAAS /Inalas Superlatce Structures. Използвайки структурата на суперрешетата, инженерството на лентата може изкуствено да контролира асиметричното прекъсване на ръба на лентата между стойностите на проводимостта и стойностите на валентната лента и да гарантира, че прекъсването на проводимостта е много по -голямо от прекъсването на валентната лента (ΔEC >> ΔEV). В сравнение с обемните материали INGAAS, интензивното йонизация на квантовия кладенец INGAAS/Inalas се увеличава значително, а електроните и дупките придобиват допълнителна енергия. Поради ΔEC >> ΔEV, може да се очаква, че енергията, получена от електрони, увеличава скоростта на електронна йонизация много повече от приноса на енергията на дупката към скоростта на йонизация на дупката (B). Съотношението (k) на скоростта на йонизация на електрон и скоростта на йонизация на отвора се увеличава. Следователно продуктът с висока усилия на ширината (GBW) и ниската ефективност на шума могат да бъдат получени чрез прилагане на структури на свръхрешетка. Въпреки това, тази ingaas/inalas Quantum Clond Struction APD, която може да увеличи стойността на K, е трудно да се приложи за оптични приемници. Това е така, защото мултипликационният фактор, който влияе върху максималната отзивчивост, е ограничен от тъмния ток, а не от мултипликационния шум. В тази структура тъмният ток се причинява главно от ефекта на тунелиране на слоя на ИНГАС с тесна пропаст в лентата, така че въвеждането на ширинална кватернерна сплав, като Ingaasp или InalgaAs, вместо INGAA, тъй като слойът на квантовия кладенец може да потисне тъмния ток.
Време за публикация: 13-2023 ноември