Prinsip jeung kaayaan kiwariphotodetector longsoran (APD photodetector) Bagian Kadua
2.2 Struktur chip APD
Struktur chip lumrah nyaéta jaminan dasar alat kinerja tinggi. Desain struktural APD utamana tempo RC waktos konstan, newak liang di heterojunction, waktos transit pamawa ngaliwatan wewengkon depletion jeung saterusna. Ngembangkeun strukturna diringkeskeun di handap ieu:
(1) Struktur dasar
Struktur APD pangbasajanna dumasar kana PIN photodiode, wewengkon P jeung N wewengkon beurat doped, jeung N-tipe atawa P-tipe doubly-repellant wewengkon diwanohkeun dina padeukeut P atawa wewengkon N pikeun ngahasilkeun éléktron sékundér jeung liang. pasang, ku kituna pikeun ngawujudkeun amplifikasi tina photocurrent primér. Pikeun bahan runtuyan InP, sabab koefisien ionisasi dampak liang leuwih gede dibandingkeun koefisien ionisasi dampak éléktron, wewengkon gain N-tipe doping biasana disimpen dina wewengkon P. Dina kaayaan idéal, ngan liang nyuntik kana wewengkon gain, jadi struktur ieu disebut struktur liang-nyuntik.
(2) Nyerep jeung gain dibédakeun
Kusabab karakteristik jurang pita lebar tina InP (InP nyaéta 1.35eV sareng InGaAs nyaéta 0.75eV), InP biasana dianggo salaku bahan zona gain sareng InGaAs salaku bahan zona nyerep.
(3) Struktur nyerep, gradién sareng gain (SAGM) diusulkeun masing-masing
Ayeuna, lolobana alat APD komérsial ngagunakeun bahan InP / InGaAs, InGaAs salaku lapisan nyerep, InP handapeun médan listrik tinggi (> 5x105V / cm) tanpa ngarecahna, bisa dipaké salaku bahan zona gain. Pikeun bahan ieu, desain APD ieu prosés longsoran kabentuk dina N-tipe InP ku tabrakan liang. Mertimbangkeun bédana badag dina celah pita antara InP na InGaAs, bédana tingkat énergi ngeunaan 0.4eV dina pita valénsi ngajadikeun liang dihasilkeun dina lapisan nyerep InGaAs obstructed di ujung heterojunction saméméh ngahontal lapisan multiplier InP jeung speed na greatly. ngurangan, hasilna waktos respon panjang sarta rubakpita sempit APD ieu. Masalah ieu tiasa direngsekeun ku nambihan lapisan transisi InGaAsP antara dua bahan.
(4) Struktur nyerep, gradién, muatan sareng gain (SAGCM) diusulkeun masing-masing
Dina raraga jang meberkeun nyaluyukeun sebaran médan listrik tina lapisan nyerep jeung lapisan gain, lapisan muatan diwanohkeun kana rarancang alat, nu greatly ngaronjatkeun laju alat jeung responsiveness.
(5) Resonator ditingkatkeun (RCE) struktur SAGCM
Dina desain optimal luhur detéktor tradisional, urang kudu nyanghareupan kanyataan yén ketebalan lapisan nyerep mangrupakeun faktor kontradiktif pikeun speed alat jeung efisiensi kuantum. Ketebalan ipis tina lapisan nyerep bisa ngurangan waktu transit pamawa, jadi rubakpita badag bisa diala. Nanging, dina waktos anu sami, pikeun kéngingkeun efisiensi kuantum anu langkung luhur, lapisan nyerep kedah gaduh ketebalan anu cekap. Solusi pikeun masalah ieu tiasa janten struktur rongga résonansi (RCE), nyaéta, anu disebarkeun Bragg Reflector (DBR) dirarancang di handap sareng luhur alat. Eunteung DBR diwangun ku dua jenis bahan kalawan indéks réfraktif lemah sareng indéks réfraktif tinggi dina struktur, sarta dua tumuwuh ganti, sarta ketebalan unggal lapisan meets panjang gelombang cahaya kajadian 1/4 dina semikonduktor nu. Struktur resonator detektor bisa minuhan sarat speed, ketebalan lapisan nyerep bisa dijieun pisan ipis, sarta efisiensi kuantum éléktron ngaronjat sanggeus sababaraha reflections.
(6) Struktur pandu gelombang tepi-gandeng (WG-APD)
Solusi anu sanés pikeun ngabéréskeun kontradiksi épék anu béda tina ketebalan lapisan nyerep kana laju alat sareng efisiensi kuantum nyaéta ngenalkeun struktur pandu gelombang anu gandeng ujung. Struktur ieu asupkeun lampu ti gigir, sabab lapisan nyerep pisan lila, éta gampang pikeun ménta efisiensi kuantum tinggi, sarta dina waktos anu sareng, lapisan nyerep bisa dijieun pisan ipis, ngurangan waktu transit pamawa. Ku alatan éta, struktur ieu solves gumantungna béda rubakpita jeung efisiensi dina ketebalan tina lapisan nyerep, sarta diperkirakeun ngahontal laju tinggi na efisiensi kuantum tinggi APD. Prosés WG-APD langkung saderhana tibatan RCE APD, anu ngaleungitkeun prosés persiapan pajeulit eunteung DBR. Ku alatan éta, éta leuwih meujeuhna dina widang praktis tur cocog pikeun sambungan optik pesawat umum.
3. Kacindekan
Kamekaran longsoranpotodetektorbahan jeung alat geus reviewed. Laju ionisasi tabrakan éléktron sareng liang bahan InP caket sareng InAlAs, anu nyababkeun prosés ganda tina dua simbion pamawa, anu ngajantenkeun waktos wangunan longsoran langkung lami sareng noise ningkat. Dibandingkeun jeung bahan InAlAs murni, InGaAs (P) /InAlAs jeung In (Al) GaAs/InAlAs struktur sumur kuantum boga rasio ngaronjat tina koefisien ionisasi tabrakan, jadi kinerja noise bisa greatly robah. Dina watesan struktur, resonator ditingkatkeun (RCE) struktur SAGCM jeung struktur waveguide ujung-gandeng (WG-APD) anu dimekarkeun guna ngajawab kontradiksi tina épék béda ketebalan lapisan nyerep on speed alat jeung efisiensi kuantum. Kusabab pajeulitna prosésna, aplikasi praktis lengkep tina dua struktur ieu kedah ditalungtik deui.
waktos pos: Nov-14-2023