Неодамнешни достигнувања во фотоодекторите со висока чувствителност на лавина

Неодамнешни достигнувања воФотодектори со висока чувствителност лавина

Температура на собна висока чувствителност 1550 nmДетектор на фотоодиода на лавина

Во блискиот инфрацрвен (SWIR) опсег, диоди со голема чувствителност со голема брзина се користат во оптоелектронска комуникација и апликации LIDAR. Како и да е, сегашната скоро-инфрацрвена лавина фотодиода (АПД) во која доминираат диодата на дефект на лавината на индиум галиум арсен (Ingaas APD) отсекогаш била ограничена со бучавата за јонизација на случаен судир на традиционалните материјали за мултипликаторски регион, индиум фосфид (ИНП) и индиум алуминиум арсен (Арсеник на Индиум (Инд) и индиумски алуминиум Арсенник ( Илас), што резултира во значително намалување на чувствителноста на уредот. Со текот на годините, многу истражувачи активно бараат нови полупроводнички материјали кои се компатибилни со процесите на INGAAS и INP оптоелектронските платформа и имаат перформанси на бучава од ултра ниско влијание, слични на рефус силиконски материјали.

Иновативниот детектор за фотоодиода од лавина од 1550 nm помага во развојот на системите за лидар

Тим истражувачи во Велика Британија и Соединетите држави за прв пат успешно развија нова ултра-висока чувствителност 1550 nm АПД фотоодектор (Фотодектор на лавина), пробив што ветува значително да ги подобри перформансите на LIDAR системите и другите оптоелектронски апликации.

Новите материјали нудат клучни предности

Главниот настан на ова истражување е иновативна употреба на материјали. Истражувачите го избраа GAASSB како слој за апсорпција и алгасаб како слој на мултипликатор. Овој дизајн се разликува од традиционалниот Ingaas/INP и носи значителни предности:

1.GAASSB слој за апсорпција: GAASSB има сличен коефициент на апсорпција на IngaAs, а транзицијата од слојот за апсорпција на GAASSB во алгасаб (мултипликаторски слој) е полесно, намалувајќи го ефектот на стапицата и ја подобрува ефикасноста на брзината и апсорпцијата на уредот.

2.АЛГААСБ МУЛТИПЛЕРСКИ СЛЕДНИК: Мултипликаторскиот слој на алгасаб е супериорен во однос на традиционалниот слој на мултипликатор INP и INALAS во перформансите. Главно се рефлектира со голема добивка на собна температура, висок опсег и ултра низок вишок бучава.

Со одлични индикатори за перформанси

НовиотАПД фотоодектор(Детектор за фотоодида на лавина) исто така нуди значителни подобрувања во метрика за перформанси:

1. Ултра-висока добивка: Ултра-високата добивка од 278 беше постигната на собна температура, а неодамна д-р Jinин Ксијао ја подобри оптимизацијата и процесот на структурата, а максималната добивка е зголемена на М = 1212.

2. Многу низок шум: покажува многу низок вишок бучава (F <3, стекнете М = 70; f <4, стекнете М = 100).

3. Висока квантна ефикасност: Под максимална добивка, квантната ефикасност е дури 5935,3%. Силна стабилност на температурата: Чувствителноста на дефектот на ниска температура е околу 11,83 mV/k.

Слика 1 Вишок бучава на АПДуреди со фотодекторспоредено со друг фотоодектор на АПД

Широки изгледи за апликација

Овој нов АПД има важни импликации за системите LIDAR и апликациите за фотони:

1. Подобрен однос на сигнал-бучава: Високата карактеристика на добивка и ниска бучава значително го подобруваат односот сигнал-бучава, што е клучно за апликациите во околини со сиромашни фотони, како што е мониторинг на стакленички гасови.

2. Силна компатибилност: Новиот APD фотоодектор (Avalanche Photodetector) е дизајниран да биде компатибилен со тековните индиум фосфид (INP) оптоелектроника платформи, обезбедувајќи беспрекорна интеграција со постојните системи за комерцијална комуникација.

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

Развојот на овој нов 1550 nm SACM APD фотоодектор (лавина фотодектор) претставува голем напредок во полето, се однесува на клучните ограничувања поврзани со вишокот на бучава и стекнување на ширина на опсег во традиционалните дизајни на APD фотоодекторот (лавина фотодектор). Оваа иновација се очекува да ги зголеми можностите на LIDAR системите, особено во беспилотни системи на LiDAR, како и комуникации со слободен простор.