Abstrak: Struktur dasar sareng prinsip kerja tina photodetector longsoran (APD photodetector) diwanohkeun, prosés évolusi struktur alat dianalisis, status panalungtikan ayeuna diringkeskeun, sareng pamekaran APD ka hareup ditalungtik sacara prospektif.
1. Bubuka
Photodetector mangrupikeun alat anu ngarobih sinyal cahaya janten sinyal listrik.Dijerosemikonduktor photodetector, pamawa nu dihasilkeun poto bungah ku kajadian foton asup ka sirkuit éksternal handapeun tegangan bias dilarapkeun sarta ngabentuk photocurrent bisa diukur.Malah dina responsiveness maksimum, hiji photodiode PIN ngan bisa ngahasilkeun sapasang pasangan éléktron-liang paling, nu mangrupakeun alat tanpa gain internal.Pikeun responsif leuwih gede, hiji photodiode longsoran (APD) bisa dipaké.Pangaruh amplifikasi APD dina arus poto dumasar kana pangaruh tabrakan ionisasi.Dina kaayaan nu tangtu, éléktron jeung liang gancangan bisa ménta énergi cukup pikeun tabrakan jeung kisi pikeun ngahasilkeun pasangan anyar pasangan éléktron-liang.Prosés ieu mangrupa réaksi ranté, ku kituna pasangan pasangan éléktron-liang dihasilkeun ku nyerep cahaya bisa ngahasilkeun angka nu gede ngarupakeun pasangan éléktron-liang sarta ngabentuk photocurrent sekundér badag.Ku alatan éta, APD boga responsiveness tinggi na gain internal, nu ngaronjatkeun rasio sinyal-to-noise alat.APD bakal utamana dipaké dina jarak jauh atawa sistem komunikasi serat optik leutik kalawan watesan sejenna dina kakuatan optik narima.Kiwari, loba ahli alat optik pisan optimistis ngeunaan prospek APD, sarta yakin yén panalungtikan APD diperlukeun pikeun ngaronjatkeun daya saing internasional widang patali.
2. ngembangkeun teknis ngeunaanphotodetector longsoran(APD photodetector)
2.1 Bahan
(1)Ieu photodetector
Téknologi bahan Si nyaéta téknologi dewasa anu loba dipaké dina widang microelectronics, tapi teu cocog pikeun persiapan alat dina rentang panjang gelombang 1.31mm jeung 1.55mm anu umumna ditarima dina widang komunikasi optik.
(2) Ge
Sanajan respon spéktral Ge APD cocog pikeun sarat leungitna lemah sareng dispersi low dina transmisi serat optik, aya kasusah hébat dina prosés persiapan.Salaku tambahan, rasio laju ionisasi éléktron sareng liang caket kana () 1, janten sesah nyiapkeun alat APD anu berkinerja tinggi.
(3)In0.53Ga0.47As/InP
Ieu métode éféktif pikeun milih In0.53Ga0.47As salaku lapisan nyerep cahaya APD na InP salaku lapisan multiplier.Puncak nyerep bahan In0.53Ga0.47As nyaéta 1.65mm, 1.31mm, panjang gelombang 1.55mm nyaéta ngeunaan 104cm-1 koefisien nyerep anu luhur, anu mangrupikeun bahan anu dipikaresep pikeun lapisan nyerep detektor cahaya ayeuna.
(4)InGaAs photodetector/Dipotodetektor
Ku milih InGaAsP salaku lapisan nyerep cahaya sareng InP salaku lapisan multiplier, APD kalayan panjang gelombang respon 1-1.4mm, efisiensi kuantum anu luhur, arus poék anu lemah sareng gain longsoran anu luhur tiasa disiapkeun.Ku milih komponén alloy béda, kinerja pangalusna pikeun panjang gelombang husus kahontal.
(5)InGaAs/InAlAs
Bahan In0.52Al0.48As gaduh gap pita (1.47eV) sareng henteu nyerep dina rentang panjang gelombang 1.55mm.Aya bukti yen lapisan epitaxial In0.52Al0.48As ipis bisa ménta ciri gain hadé ti InP salaku lapisan multiplicator dina kaayaan suntik éléktron murni.
(6)InGaAs/InGaAs (P) /InAlAs jeung InGaAs/In (Al) GaAs/InAlAs
Laju ionisasi dampak bahan mangrupikeun faktor penting anu mangaruhan kinerja APD.Hasilna nunjukkeun yén laju ionisasi tabrakan tina lapisan multiplier tiasa ningkat ku ngawanohkeun struktur superlattice InGaAs (P) /InAlAs sareng In (Al) GaAs/InAlAs.Ku ngagunakeun struktur superlattice, rékayasa pita bisa sacara artifisial ngadalikeun discontinuity ujung pita asimétri antara pita konduksi jeung nilai pita valénsi, sarta mastikeun yén discontinuity pita konduksi jauh leuwih badag batan discontinuity pita valénsi (ΔEc>>ΔEv).Dibandingkeun jeung bahan bulk InGaAs, InGaAs / InAlAs laju ionisasi éléktron sumur kuantum (a) ngaronjat sacara signifikan, sarta éléktron jeung liang meunang énergi tambahan.Alatan ΔEc>>ΔEv, bisa dipiharep yén énergi nu dimeunangkeun ku éléktron ngaronjatkeun laju ionisasi éléktron leuwih loba batan kontribusi énergi liang pikeun laju ionisasi liang (b).Babandingan (k) laju ionisasi éléktron ka laju ionisasi liang nambahan.Ku alatan éta, produk gain-bandwidth tinggi (GBW) jeung kinerja noise low bisa diala ku nerapkeun struktur superlattice.Sanajan kitu, InGaAs / InAlAs struktur sumur kuantum APD, nu bisa ningkatkeun nilai k, hésé dilarapkeun ka panarima optik.Ieu kusabab faktor multiplier nu mangaruhan responsiveness maksimum diwatesan ku arus poék, teu noise multiplier.Dina struktur ieu, arus poék utamana disababkeun ku éfék tunneling tina lapisan sumur InGaAs kalawan celah pita sempit, jadi bubuka alloy kuarterner celah lega-band, kayaning InGaAsP atanapi InAlGaAs, tinimbang InGaAs salaku lapisan sumur. tina struktur sumur kuantum bisa ngurangan arus poék.
waktos pos: Nov-13-2023