Апстракт: Основната структура и принципот на работа на лавина фотодектор (АПД фотоодектор) се воведува, се анализира процесот на еволуција на структурата на уредот, се сумира тековниот статус на истражување и идниот развој на АПД е потенцијално проучен.
1. Вовед
Фотодектор е уред кој ги претвора светлосните сигнали во електрични сигнали. Во аПолупроводнички фотоодектор, фото-генерираниот носач возбуден од инцидентот Фотон влегува во надворешното коло под применетиот напон на пристрасност и формира мерлив фотокурент. Дури и со максимална реакција, PIN-фотоодиода може да произведе само пар парови на електронски дупки, што е уред без внатрешна добивка. За поголема реакција, може да се користи лавина фодиодиода (АПД). Ефектот за засилување на АПД врз фотокурентот се заснова на ефектот на судир на јонизација. Под одредени услови, забрзаните електрони и дупки можат да добијат доволно енергија за да се судрат со решетките за да произведат нов пар парови на електронски дупки. Овој процес е реакција на ланец, така што пар парови на електронски дупки создадени со апсорпција на светлина може да произведе голем број парови на електронски дупки и да формираат голем секундарен фотокурент. Затоа, АПД има голема реакција и внатрешна добивка, што го подобрува односот сигнал-бучава на уредот. АПД главно ќе се користи во системи за комуникација со долги растојанија или помали оптички влакна со други ограничувања на примената оптичка моќност. Во моментов, многу експерти за оптички уреди се многу оптимисти во врска со изгледите на АПД и веруваат дека истражувањето на АПД е неопходно за подобрување на меѓународната конкурентност на сродните полиња.
2. Технички развој наФотодектор на лавина(АПД фотоодектор)
2.1 материјали
(1)Si фотодектор
Si материјалната технологија е зрела технологија која е широко користена во областа на микроелектроника, но не е погодна за подготовка на уреди во опсегот на бранова должина од 1,31мм и 1,55мм кои генерално се прифаќаат во областа на оптичката комуникација.
(2) GE
Иако спектралниот одговор на GE APD е погоден за барањата за мала загуба и мала дисперзија во преносот на оптички влакна, постојат големи тешкотии во процесот на подготовка. Покрај тоа, односот на стапката на јонизација на електроните и дупките на ГЕ е близу до () 1, така што е тешко да се подготват APD уреди со високи перформанси.
(3) IN0.53GA0.47AS/INP
Тоа е ефикасен метод за избор на in0.53ga0.47AS како слој за апсорпција на светлина на APD и INP како слој на множител. Апсорпцискиот врв на IN0.53GA0.47AS материјалот е 1,65мм, 1,31мм, 1,55мм бранова должина е околу 104 см-1 висок коефициент на апсорпција, што е најпосакуваниот материјал за апсорпцискиот слој на детекторот на светлина во моментов.
(4)Фотодектор на ингаас/ВоФотодектор
Со избирање на Ingaasp како слој за апсорбирање на светлината и INP како мултипликаторски слој, APD со одговор на бранова должина од 1-1.4 mm, може да се подготви висока квантна ефикасност, мала темна струја и висока добивка на лавина. Со избирање на различни компоненти на легура, се постигнуваат најдобри перформанси за специфични бранови должини.
(5) Ингаас/Илалас
IN0.52AL0.48AS материјалот има опсег јаз (1.47EV) и не апсорбира во опсегот на бранова должина од 1,55мм. Постојат докази дека тенкиот IN0.52AL0.48AS Епитаксијалниот слој може да добие подобри карактеристики на добивка од ИНП како слој на множител под состојба на чиста инјекција на електрони.
(6) Ингаас/Ингаас (П)/Иналас и Ингаас/во (ал) Гаас/Илас
Стапката на јонизација на влијанието на материјалите е важен фактор што влијае на перформансите на АПД. Резултатите покажуваат дека стапката на јонизација на судир на мултипликаторскиот слој може да се подобри со воведување на ингази (P) /inalas и во (Al) GaaS /Inalas Superlattice структури. Со користење на структурата на Superlattice, инженерството на групата може вештачки да ја контролира дисконтинуитетот на асиметричниот опсег на опсегот помеѓу вредностите на спроводливоста и вредностите на валентниот опсег и да обезбеди дисконтинуитетот на спроводливоста на опсегот е многу поголема од дисконтинуитетот на валентниот опсег (ΔEC >> ΔEV). Во споредба со масовните материјали на ИНГААС, стапката на јонизација на електронска јонизација на иналас/Илас (А) е значително зголемена, а електроните и дупките добиваат дополнителна енергија. Поради ΔEC >> ΔEV, може да се очекува дека енергијата добиена од електроните ја зголемува стапката на јонизација на електроните многу повеќе од придонесот на енергијата на дупките во стапката на јонизација на дупките (Б). Односот (К) на стапката на јонизација на електроната со се зголемува стапката на јонизација на дупките. Затоа, може да се добијат производи со голема ширина на опсег (GBW) и ниски перформанси на бучава со примена на структури на суперлатице. Како и да е, оваа структура на бунар на ingaas/inalas Quantum APD, што може да ја зголеми k вредноста, е тешко да се примени кај оптичките приемници. Ова е затоа што факторот на мултипликатор што влијае на максималната реакција е ограничен со темната струја, а не со бучавата на мултипликаторот. Во оваа структура, темната струја е главно предизвикана од ефектот на тунелирање на слојот Ingaas Well со тесен опсег, така што воведувањето на кватернерна легура со широк опсег, како што се Ingaasp или Inalgaas, наместо Ingaas како бунар слој на квантната структура на бунарот може да ја потисне темната струја.
Време на објавување: ноември-13-2023 година