Abstrak: Struktur dasar sareng prinsip kerja fotodetektor longsor (Fotodetektor APD) diwanohkeun, prosés évolusi struktur alat dianalisis, status panalungtikan ayeuna diringkeskeun, sareng kamekaran APD ka hareup dikaji sacara prospektif.
1. Bubuka
Fotodetektor nyaéta alat anu ngarobah sinyal cahaya jadi sinyal listrik. Dina hijifotodetektor semikonduktor, pamawa anu dihasilkeun ku poto anu dirangsang ku foton anu datang asup kana sirkuit éksternal dina tegangan bias anu diterapkeun sareng ngabentuk arus foto anu tiasa diukur. Bahkan dina résponsif maksimum, fotodioda PIN ngan ukur tiasa ngahasilkeun sapasang pasangan éléktron-liang paling seueur, nyaéta alat tanpa gain internal. Pikeun résponsif anu langkung ageung, fotodioda longsoran (APD) tiasa dianggo. Éfék amplifikasi APD kana arus foto dumasar kana éfék tabrakan ionisasi. Dina kaayaan anu tangtu, éléktron sareng liang anu dipercepat tiasa kéngingkeun énergi anu cekap pikeun tabrakan sareng kisi pikeun ngahasilkeun pasangan pasangan éléktron-liang énggal. Prosés ieu mangrupikeun réaksi ranté, supados pasangan pasangan éléktron-liang anu dihasilkeun ku panyerepan cahaya tiasa ngahasilkeun sajumlah ageung pasangan éléktron-liang sareng ngabentuk arus foto sekundér anu ageung. Ku alatan éta, APD gaduh résponsif sareng gain internal anu luhur, anu ningkatkeun rasio sinyal-ka-noise alat. APD utamina bakal dianggo dina sistem komunikasi serat optik jarak jauh atanapi anu langkung alit kalayan watesan sanés dina kakuatan optik anu ditampi. Ayeuna, seueur ahli alat optik optimis pisan kana prospek APD, sareng yakin yén panalungtikan APD diperyogikeun pikeun ningkatkeun daya saing internasional dina widang anu aya hubunganana.
2. Pangwangunan téknis tinafotodetektor longsor(Fotodetektor APD)
2.1 Bahan
(1)Fotodetektor Si
Téhnologi bahan Si mangrupikeun téknologi anu parantos dewasa anu seueur dianggo dina widang mikroéléktronika, tapi henteu cocog pikeun nyiapkeun alat dina rentang panjang gelombang 1.31mm sareng 1.55mm anu sacara umum ditampi dina widang komunikasi optik.
(2)Ge
Sanaos réspon spéktral Ge APD cocog pikeun sarat karugian anu handap sareng dispersi anu handap dina transmisi serat optik, aya kasusah anu ageung dina prosés persiapan. Salian ti éta, babandingan laju ionisasi éléktron sareng liang Ge caket kana () 1, janten hésé nyiapkeun alat APD anu berkinerja tinggi.
(3)In0.53Ga0.47As/InP
Ieu mangrupikeun metode anu efektif pikeun milih In0.53Ga0.47As salaku lapisan panyerepan cahaya APD sareng InP salaku lapisan pangali. Puncak panyerepan bahan In0.53Ga0.47As nyaéta 1.65mm, 1.31mm, 1.55mm panjang gelombang sakitar 104cm-1 koéfisién panyerepan anu luhur, anu mangrupikeun bahan anu dipikaresep pikeun lapisan panyerepan detektor cahaya ayeuna.
(4)Fotodetektor InGaAs/Asupfotodetektor
Ku milih InGaAsP salaku lapisan panyerep cahaya sareng InP salaku lapisan pangali, APD kalayan panjang gelombang réspon 1-1.4mm, efisiensi kuantum anu luhur, arus poék anu handap sareng gain longsoran anu luhur tiasa disiapkeun. Ku milih komponén paduan anu béda, kinerja anu pangsaéna pikeun panjang gelombang khusus kahontal.
(5)InGaAs/InAlAs
Bahan In0.52Al0.48As mibanda celah pita (1.47eV) sareng henteu nyerep dina rentang panjang gelombang 1.55mm. Aya bukti yén lapisan epitaksial In0.52Al0.48As anu ipis tiasa kéngingkeun karakteristik gain anu langkung saé tibatan InP salaku lapisan multiplikator dina kaayaan injeksi éléktron murni.
(6)InGaAs/InGaAs (P) /InAlAs sareng InGaAs/In (Al) GaAs/InAlAs
Laju ionisasi dampak bahan mangrupikeun faktor penting anu mangaruhan kinerja APD. Hasilna nunjukkeun yén laju ionisasi tabrakan lapisan pengali tiasa ditingkatkeun ku cara ngenalkeun struktur superkisi InGaAs (P) /InAlAs sareng In (Al) GaAs/InAlAs. Ku ngagunakeun struktur superkisi, rékayasa pita tiasa sacara artifisial ngontrol diskontinuitas ujung pita asimetris antara nilai pita konduksi sareng pita valénsi, sareng mastikeun yén diskontinuitas pita konduksi jauh langkung ageung tibatan diskontinuitas pita valénsi (ΔEc>>ΔEv). Dibandingkeun sareng bahan curah InGaAs, laju ionisasi éléktron sumur kuantum InGaAs/InAlAs (a) ningkat sacara signifikan, sareng éléktron sareng liang kéngingkeun énergi tambahan. Kusabab ΔEc>>ΔEv, tiasa dipiharep yén énergi anu diala ku éléktron ningkatkeun laju ionisasi éléktron langkung seueur tibatan kontribusi énergi liang kana laju ionisasi liang (b). Babandingan (k) laju ionisasi éléktron kana laju ionisasi liang ningkat. Ku kituna, produk gain-bandwidth (GBW) anu luhur sareng kinerja noise anu handap tiasa diala ku cara nerapkeun struktur superlattice. Nanging, struktur sumur kuantum InGaAs/InAlAs APD ieu, anu tiasa ningkatkeun nilai k, hésé diterapkeun kana panarima optik. Ieu kusabab faktor pangali anu mangaruhan résponsif maksimum diwatesan ku arus poék, sanés noise pangali. Dina struktur ieu, arus poék utamina disababkeun ku pangaruh torowongan tina lapisan sumur InGaAs kalayan celah pita anu sempit, janten diwanohkeunana paduan kuaterner celah pita lega, sapertos InGaAsP atanapi InAlGaAs, tinimbang InGaAs salaku lapisan sumur tina struktur sumur kuantum tiasa ngirangan arus poék.
Waktos posting: 13 Nopémber 2023