Abstract: Struchtúr bunúsach agus prionsabal oibre Avalanche Photodetector (Photodetector APDa thabhairt isteach, déantar anailís ar phróiseas éabhlóid na struchtúr feiste, déantar achoimre ar an stádas taighde reatha, agus déantar staidéar ionchasach ar fhorbairt APD amach anseo.
1. Réamhrá
Is éard atá i bhfóta -ghlas ná gléas a athraíonn comharthaí solais ina gcomharthaí leictreacha. I aPhotodetector leathsheoltóra. Fiú amháin ag an bhfreagrúlacht uasta, ní féidir le fóta -óid PIN ach péire de phéirí leictreon-poll a tháirgeadh ar a mhéad, is gléas é gan gnóthachan inmheánach. Le haghaidh sofhreagrachta níos mó, is féidir úsáid a bhaint as fóta -óid avalanche (APD). Tá éifeacht aimplithe APD ar fhótachóip bunaithe ar an éifeacht imbhuailte ianúcháin. Faoi choinníollacha áirithe, is féidir leis na leictreoin agus na poill luathaithe go leor fuinnimh a fháil chun imbhualadh leis an laitíse chun péire nua de phéirí leictreon a tháirgeadh. Is imoibriú slabhrúil é an próiseas seo, ionas gur féidir leis an bpéire de phéirí leictreon-poll a ghintear trí ionsú solais líon mór péirí leictreon a tháirgeadh agus a chruthú fótachóip thánaisteach mhór. Dá bhrí sin, tá ardfhreagrúlacht agus gnóthachan inmheánach ag APD, a fheabhsaíonn cóimheas comhartha-go-torann na feiste. Bainfear úsáid as APD den chuid is mó i gcórais chumarsáide snáithíní optúla fadtréimhseacha nó níos lú le teorainneacha eile ar an gcumhacht optúil a fuarthas. Faoi láthair, tá go leor saineolaithe gléasanna optúla an -dóchasach faoi ionchais APD, agus creideann siad go bhfuil gá le taighde APD chun iomaíochas idirnáisiúnta na réimsí gaolmhara a fheabhsú.
2. Forbairt theicniúil arPhotodetector Avalanche(APD PhotodeTector)
2.1 Ábhair
(1)Si Photodetector
Is teicneolaíocht aibí í teicneolaíocht ábhair SI a úsáidtear go forleathan i réimse na micrileictreonaic, ach níl sé oiriúnach chun feistí a ullmhú sa raon tonnfhaid 1.31mm agus 1.55mm a nglactar leo go ginearálta i réimse na cumarsáide optúla.
(2) GE
Cé go bhfuil freagra speictreach GE APD oiriúnach do na riachtanais a bhaineann le caillteanas íseal agus scaipeadh íseal i dtarchur snáithín optúil, tá deacrachtaí móra sa phróiseas ullmhúcháin. Ina theannta sin, tá cóimheas ráta ianúcháin leictreon agus poll GE gar do () 1, mar sin tá sé deacair feistí APD ardfheidhmíochta a ullmhú.
(3) in0.53ga0.47as/inp
Is modh éifeachtach é chun in0.53ga0.47AS a roghnú mar chiseal ionsúcháin solais APD agus INP mar an ciseal iolraitheora. Is é an buaic ionsúcháin d'ábhar in0.53GA0.47AS ná 1.65mm, 1.31mm, tá tonnfhad 1.55mm thart ar 104cm-1 comhéifeacht ionsúcháin ard, arb é an t-ábhar is fearr le haghaidh ciseal ionsúcháin an bhrathadóra solais faoi láthair.
(4)Photodetector Ingaas/Ifóta -mheastóir
Trí InGaASP a roghnú mar an ciseal ionsúite solais agus INP mar an ciseal iolraitheora, is féidir APD le tonnfhad freagartha de 1-1.4mm, éifeachtúlacht chandamach ard, gnóthachan íseal dorcha agus ard-avalanche a ullmhú. Trí chomhpháirteanna éagsúla cóimhiotail a roghnú, baintear an fheidhmíocht is fearr le haghaidh tonnfhaid ar leith amach.
(5) ingaas/inalas
Tá bearna bhanna (1.47ev) ag ábhar in0.52AL0.48AS agus ní ghlacann sé leis an raon tonnfhaid 1.55mm. Tá fianaise ann gur féidir le ciseal tanaí in0.52AL0.48AS saintréithe gnóthachain níos fearr a fháil ná INP mar chiseal iolraitheora faoi choinníoll insteallta leictreon íon.
.
Is fachtóir tábhachtach é an ráta ionization tionchair d'ábhair a théann i bhfeidhm ar fheidhmíocht APD. Taispeánann na torthaí gur féidir ráta ianúcháin imbhuailte an chiseal iolraitheora a fheabhsú trí struchtúir Superlattice InGaas (P) /INalas agus In (Al) GAAS /INALAS a thabhairt isteach. Trí úsáid a bhaint as an struchtúr Superlattice, is féidir leis an mbanna innealtóireacht a rialú go saorga neamhleanúnachas an bhanda neamhshiméadrach idir an banna seolta agus luachanna an bhanda valence, agus a chinntiú go bhfuil neamhleanúnachas an bhanda seolta i bhfad níos mó ná an banda valence (ΔEC >> ΔEV). I gcomparáid le mór -ábhair InGaaS, tá méadú suntasach ar ráta ianúcháin leictreon ingaas/inlas/inlas (a), agus faigheann leictreoin agus poill fuinneamh breise. Mar gheall ar ΔEC >> ΔEV, is féidir a bheith ag súil go méadaíonn an fuinneamh a fhaigheann leictreoin an ráta ianúcháin leictreon i bhfad níos mó ná an méid a chuireann fuinneamh poll le ráta ianúcháin poll (B). Méadaíonn an cóimheas (k) den ráta ianúcháin leictreon go ráta ianúcháin poll. Dá bhrí sin, is féidir táirge ard-ghnóthachan-bandaleithead (GBW) agus feidhmíocht torainn íseal a fháil trí struchtúir superlattice a chur i bhfeidhm. Mar sin féin, tá sé deacair an APD seo a chur i bhfeidhm maidir le glacadóirí optúla seo, ar féidir leis an luach K a mhéadú, a chur i bhfeidhm maidir le glacadóirí optúla. Tá sé seo toisc go bhfuil an fachtóir iolraitheora a théann i bhfeidhm ar an bhfreagrúlacht uasta teoranta ag an sruth dorcha, seachas an torann iolraitheora. Sa struchtúr seo, is é is cúis leis an sruth dorcha den chuid is mó ná éifeacht tollánaithe an chiseal tobair ingaas le bearna bhanda caol, mar sin tugtar isteach cóimhiotal bearna leathanbhanda, amhail ingaasp nó inalgaas, in ionad Ingaaas mar is féidir le ciseal tobair an chainníochta tobair an sruth dorcha a bhaint.
Am Post: Samhain-13-2023