Скорошен напредък в фототектори с лавина с висока чувствителност

Последни постижения вФототектори с лавина с висока чувствителност

СЪСТАВНА ТЕМПЕАЦИЯ Висока чувствителност 1550 nmДетектор за фотодиод на лавина

В близката инфрачервена (SWIR) лента високоскоростните лавински диоди с висока чувствителност се използват широко в оптоелектронната комуникация и приложенията на лидарите. However, the current near-infrared avalanche photodiode (APD) dominated by Indium gallium arsenic avalanche breakdown diode (InGaAs APD) has always been limited by the random collision ionization noise of traditional multiplier region materials, indium phosphide (InP) and indium aluminum arsenic (InAlAs), resulting in a significant reduction in the sensitivity of the device. С течение на годините много изследователи активно търсят нови полупроводникови материали, които са съвместими с процесите на INGAAS и OPTOELECTROMNATY на Optoelectronic и имат свръх-ниско въздействие на йонизационния шум, подобни на насипни силиконови материали.

Иновативният детектор за фотодиод 1550 nm помага за развитието на LIDAR системи

Екип от изследователи в Обединеното кралство и Съединените щати за първи път успешно разработиха нова ултра-висока чувствителност 1550 nm APD фотодетектор (ПАЛАЛАНСКИ ФОТОДЕКТОР), пробив, който обещава значително да подобри работата на LIDAR системи и други оптоелектронни приложения.

Новите материали предлагат ключови предимства

Акцентът на това изследване е иновативното използване на материалите. Изследователите избраха GAASSB като абсорбционен слой и Algaassb като многоплаторно слой. Този дизайн се различава от традиционните INGAA/InP и носи значителни предимства:

1.GAASSB абсорбционен слой: GaassB има подобен коефициент на абсорбция към INGAAS, а преходът от абсорбционния слой на GAASSB към AlgaassB (мултиплициращ слой) е по -лесен, като намалява ефекта на капана и подобрява скоростта и ефективността на абсорбцията на устройството.

2. АЛГАССБ МОЛТИРАЙТЕЛЕН СЛЕД: Умножителният слой Algaassb е по -добър от традиционния INP и Inalas мултиплициращ слой в производителността. Той се отразява главно във високо усилване при стайна температура, висока честотна лента и свръх-нисък излишен шум.

С отлични показатели за производителност

НовотоAPD фототектор(Avalanche PhotoDiode Detector) също предлага значителни подобрения в показателите за ефективност:

1. Ултра-висока печалба: Ултра-високата печалба от 278 е постигнато при стайна температура, а наскоро д-р Джин Сяо подобри оптимизацията и процеса на структурата, а максималното усилване е увеличено до M = 1212.

2. Много нисък шум: показва много нисък излишен шум (F <3, печалба m = 70; f <4, усилване m = 100).

3. Висока квантова ефективност: При максимална печалба квантовата ефективност е до 5935,3%. Силна температурна стабилност: Чувствителността към разрушаване при ниска температура е около 11,83 mV/k.

Фиг. 1 Излишен шум от APDустройства с фотодетекторв сравнение с други APD фототектор

Широки перспективи за приложение

Този нов APD има важни последици за системите на Lidar и Photon приложения:

1. Подобрено съотношение сигнал / шум: характеристиките на високото усилване и ниските шум значително подобряват съотношението сигнал / шум, което е от решаващо значение за приложенията във фотонни среди, като мониторинг на парникови газове.

2. Силна съвместимост: Новият APD PhotoDetector (Avalanche PhotoDetector) е проектиран така, че да бъде съвместим с текущите оптични платформи за индиев фосфид (INP), осигурявайки безпроблемна интеграция със съществуващите търговски системи за комуникация.

3. Висока експлоатационна ефективност: Тя може да работи ефективно при стайна температура без сложни механизми за охлаждане, опростявайки внедряването в различни практически приложения.

Разработването на този нов фотодетектор SACM APM от 1550 nm (PhotoDetector Avalanche) представлява основен пробив в полето, адресира ключови ограничения, свързани с проектите на излишък от шум и усилване на продуктите в традиционния фотодертектор на APD (лавина PhotoDetector). Очаква се тази иновация да увеличи възможностите на системите LiDAR, особено в безпилотните системи LiDAR, както и в комуникациите в свободното пространство.