Најнови достигнувања во фотодетекторите за лавини со висока чувствителност

Неодамнешни достигнувања вофотодетектори за лавини со висока чувствителност

Висока чувствителност на собна температура 1550 nmдетектор за лавинска фотодиода

Во блискиот инфрацрвен (SWIR) опсег, високочувствителните и брзи лавински диоди се широко користени во оптоелектронската комуникација и liDAR апликациите. Сепак, сегашната лавинска фотодиода (APD) во близина на инфрацрвениот спектар, доминирана од индиум-галиум-арсен, диода за лавинска дефект (InGaAs APD), отсекогаш била ограничена од случаен судир на јонизирачки шум на традиционалните материјали за мултипликаторски региони, индиум фосфид (InP) и индиум-алуминиум-арсен (InAlAs), што резултира со значително намалување на чувствителноста на уредот. Со текот на годините, многу истражувачи активно бараат нови полупроводнички материјали кои се компатибилни со процесите на оптоелектронската платформа InGaAs и InP и имаат ултра-ниски перформанси на јонизирачки шум со влијание слични на силиконските материјали.

Иновативниот детектор за лавинска фотодиода од 1550 nm помага во развојот на LiDAR системите

Тим истражувачи од Обединетото Кралство и Соединетите Американски Држави за прв пат успешно развија нов ултра-високо чувствителен APD фотодетектор од 1550 nm (фотодетектор за лавини), пробив што ветува значително подобрување на перформансите на LiDAR системите и другите оптоелектронски апликации.

Новите материјали нудат клучни предности

Врвот на ова истражување е иновативната употреба на материјали. Истражувачите го избраа GaAsSb како слој за апсорпција и AlGaAsSb како слој за множење. Овој дизајн се разликува од традиционалниот InGaAs/InP и носи значајни предности:

1. Апсорпционен слој на GaAsSb: GaAsSb има сличен коефициент на апсорпција како InGaAs, а преминот од апсорпциониот слој на GaAsSb во AlGaAsSb (мултипликаторски слој) е полесен, со што се намалува ефектот на замка и се подобрува брзината и ефикасноста на апсорпција на уредот.

2. Множителски слој AlGaAsSb: Множителскиот слој AlGaAsSb е супериорен во перформансите во однос на традиционалните множителски слоеви InP и InAlAs. Тоа главно се одразува во големо засилување на собна температура, висок пропусен опсег и ултранизок вишок шум.

Со одлични индикатори за перформанси

НовиотAPD фотодетектор(детектор за фотодиода за лавина) исто така нуди значителни подобрувања во метриките за перформанси:

1. Ултра-високо засилување: Ултра-високото засилување од 278 е постигнато на собна температура, а неодамна д-р Џин Сјао ја подобри оптимизацијата на структурата и процесот, а максималното засилување е зголемено на M=1212.

2. Многу низок шум: покажува многу низок вишок шум (F < 3, засилување M = 70; F<4, засилување M=100).

3. Висока квантна ефикасност: при максимално засилување, квантната ефикасност е висока до 5935,3%. Силна температурна стабилност: чувствителноста на дефект на ниска температура е околу 11,83 mV/K.

Сл. 1 Прекумерна бучава на APDфотодетекторски уредиво споредба со други APD фотодетектори

Широки перспективи за примена

Овој нов APD има важни импликации за liDAR системите и апликациите за фотони:

1. Подобрен однос сигнал-шум: Карактеристиките на високо засилување и ниско ниво на шум значително го подобруваат односот сигнал-шум, што е клучно за апликации во средини со слаба содржина на фотони, како што е следењето на стакленички гасови.

2. Силна компатибилност: Новиот APD фотодетектор (фотодетектор за лавина) е дизајниран да биде компатибилен со тековните оптоелектронски платформи со индиум фосфид (InP), обезбедувајќи беспрекорна интеграција со постојните комерцијални комуникациски системи.

3. Висока оперативна ефикасност: Може ефикасно да работи на собна температура без сложени механизми за ладење, поедноставувајќи го распоредувањето во различни практични апликации.

Развојот на овој нов 1550 nm SACM APD фотодетектор (фотодетектор за лавина) претставува голем пробив во оваа област. Ги адресира клучните ограничувања поврзани со вишокот шум и зголемувањето на пропусниот опсег кај традиционалните дизајни на APD фотодетектори (фотодетектор за лавина). Се очекува оваа иновација да ги зголеми можностите на liDAR системите, особено кај беспилотните liDAR системи, како и комуникациите во слободен простор.