Принципа и настоящата ситуация наПАЛАЛАНСКИ ФОТОДЕКТОР (APD фототектор) Част втора
2.2 Структура на чип APD
Разумната структура на чип е основната гаранция за устройства с висока производителност. Структурният дизайн на APD отчита главно RC времевата константа, улавянето на отвора при хетеройфункция, времето на транзит на носителя през региона на изчерпване и т.н. Развитието на неговата структура е обобщено по -долу:
(1) Основна структура
Най-простата APD структура се основава на PIN фотодиода, P регионът и N регионът са силно легирани, а N-тип или P-тип двоен републикант се въвежда в съседния P регион или N регион за генериране на вторични електрони и двойки дупки, така че да реализира усилването на първичния фотокр. За материалите от серията INP, тъй като коефициентът на йонизация на удара на дупката е по-голям от коефициента на йонизация на въздействието на електроните, в областта на P обикновено се поставя областта на усилването на N-тип допинг. В идеална ситуация в областта на усилването се инжектират само дупки, така че тази структура се нарича структура, инжектирана от дупки.
(2) Абсорбцията и усилването се разграничават
Поради широките характеристики на пропастта на лентата на INP (INP е 1.35EV, а IngaaS е 0.75EV), INP обикновено се използва като материал за усилване на зоната и IngaaS като материал за абсорбционна зона.
(3) Структурите на абсорбция, градиент и усилване (SAGM) се предлагат съответно
Понастоящем повечето търговски APD устройства използват Inp/Ingaas материал, IngaaS като абсорбционен слой, InP под високо електрическо поле (> 5x105V/cm) без разбиване, може да се използва като материал за усилване на зоната. За този материал дизайнът на този APD е, че процесът на лавина се формира в N-тип InP чрез сблъсъка на дупките. Като се има предвид голямата разлика в пропастта на лентата между INP и INGAAs, разликата в нивото на енергията от около 0,4EV във валентната лента прави дупките, генерирани в абсорбционния слой на INGAAS, препятстван в ръба на хетероюнктурата, преди да достигне време на многопластовия слой и скоростта е значително намалена, което води до дълъг период на реакция и тесен обхват на този APD. Този проблем може да бъде решен чрез добавяне на преходен слой на INGAASP между двата материала.
(4) Структурите на абсорбцията, градиента, заряда и усилването (SAGCM) се предлагат съответно
За да се регулира допълнително разпределението на електрическото поле на слоя за абсорбция и усилвателния слой, зарядът се въвежда в дизайна на устройството, което значително подобрява скоростта и отзивчивостта на устройството.
(5) Резонатор засилена (RCE) структура на SAGCM
В горния оптимален дизайн на традиционните детектори трябва да се изправим пред факта, че дебелината на абсорбционния слой е противоречив фактор за скоростта на устройството и квантовата ефективност. Тънката дебелина на абсорбиращия слой може да намали времето на транзит на носител, така че може да се получи голяма честотна лента. Въпреки това, в същото време, за да се получи по -висока квантова ефективност, абсорбционният слой трябва да има достатъчна дебелина. Решението на този проблем може да бъде структурата на резонансната кухина (RCE), тоест разпределеният Bragg Reflector (DBR) е проектиран в долната и горната част на устройството. DBR огледалото се състои от два вида материали с нисък индекс на пречупване и висок показател на пречупване в структурата, а двата растат последователно, а дебелината на всеки слой отговаря на дължината на падащата светлина на светлината 1/4 в полупроводника. Резонаторната структура на детектора може да отговаря на изискванията за скорост, дебелината на абсорбционния слой може да се направи много тънка и квантовата ефективност на електрона се увеличава след няколко отражения.
(6) Вълноводна структура, свързана с ръба (WG-APD)
Друго решение за решаване на противоречието на различните ефекти на дебелината на абсорбционния слой върху скоростта на устройството и квантовата ефективност е въвеждането на структурата на вълноводите, свързани с ръба. Тази структура навлиза в светлината отстрани, тъй като абсорбционният слой е много дълъг, лесно е да се получи висока квантова ефективност и в същото време абсорбционният слой може да бъде направен много тънък, намалявайки времето на транзит на носителя. Следователно тази структура решава различната зависимост на честотната лента и ефективността от дебелината на абсорбционния слой и се очаква да постигне висока скорост и висока квантова ефективност APD. Процесът на WG-APD е по-прост от този на RCE APD, което елиминира сложния процес на подготовка на DBR Mirror. Следователно, той е по -осъществим в практическото поле и е подходящ за обща оптична връзка на равнината.
3. Заключение
Развитието на лавинатаФототекторМатериалите и устройствата се преглеждат. Степента на сблъсък на електрон и дупки на INP материали е близка до тези на Inalas, което води до двойния процес на двата симбиона на носителя, което прави времето на сградата на лавината по -дълго и шумът се увеличава. В сравнение с чисти материали Inalas, INGAAS (P) /Inalas и в (Al) GaAs /Inalas Quantum Clond Structures имат повишено съотношение на коефициентите на йонизация на сблъсък, така че характеристиките на шума могат да бъдат значително променени. По отношение на структурата се развиват структурата на SAGCM за усилване на резонатора (RCE) и структурата на вълноводите, свързани с ръба (WG-APD), за да се решат противоречията на различните ефекти на дебелината на абсорбционния слой върху скоростта на устройството и квантовата ефективност. Поради сложността на процеса, пълното практическо приложение на тези две структури трябва да бъде допълнително проучено.
Време за публикация: 14-2023 ноември