Achoimre: An struchtúr bunúsach agus prionsabal oibre brathadóir fótachóime sneachta (Brathadóir fótachódóra APD) tugtha isteach, déantar anailís ar phróiseas éabhlóide struchtúr na feiste, déantar achoimre ar stádas reatha na taighde, agus déantar staidéar réamhshocraithe ar fhorbairt APD amach anseo.
1. Réamhrá
Is gléas é brathadóir fótachódóra a athraíonn comharthaí solais ina gcomharthaí leictreacha.brathadóir fótachódóra leathsheoltóra, téann an t-iompróir fóta-ghinte a spreagann an fótón teagmhais isteach sa chiorcad seachtrach faoin voltas claonta feidhmeach agus cruthaíonn sé fótachruth intomhaiste. Fiú ag an bhfreagrúlacht uasta, ní féidir le fótachóid PIN ach péire péirí leictreon-poll a tháirgeadh ar a mhéad, arb é gléas gan ghnóthachan inmheánach é. Chun freagrúlacht níos fearr a fháil, is féidir fótachóid maoláin (APD) a úsáid. Tá éifeacht aimpliúcháin APD ar fhótachruth 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 laitís chun péire nua péirí leictreon-poll a tháirgeadh. Is imoibriú slabhrúil é an próiseas seo, ionas gur féidir leis an bpéire péirí leictreon-poll a ghintear trí ionsú solais líon mór péirí leictreon-poll a tháirgeadh agus fótachruth tánaisteach mór a fhoirmiú. Dá bhrí sin, tá freagrúlacht ard agus gnóthachan inmheánach ag APD, rud a fheabhsaíonn cóimheas comhartha-le-torann na feiste. Úsáidfear APD go príomha i gcórais chumarsáide snáithíní optúla fad-achair nó níos lú le teorainneacha eile ar an gcumhacht optúil a fhaightear. Faoi láthair, tá go leor saineolaithe gléasanna optúla an-dóchasach faoi ionchais APD, agus creideann siad go bhfuil taighde APD riachtanach chun iomaíochas idirnáisiúnta réimsí gaolmhara a fheabhsú.
2. Forbairt theicniúilbrathadóir fótachóime sneachta(Brathadóir fótachódóra APD)
2.1 Ábhair
(1)Brathadóir fótachód Si
Is teicneolaíocht aibí í teicneolaíocht ábhair Si a úsáidtear go forleathan i réimse na micrileictreonaice, ach níl sí oiriúnach chun gléasanna 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 freagairt speictreach Ge APD oiriúnach do riachtanais ísealchaillteanais agus ísealscaipthe i dtarchur snáithíní optúla, 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 In0.53Ga0.47As a roghnú mar an tsraith ionsúcháin solais de APD agus InP mar an tsraith iolraitheach. Is é buaic ionsúcháin ábhar In0.53Ga0.47As ná 1.65mm, 1.31mm, tonnfhad 1.55mm agus comhéifeacht ionsúcháin ard de thart ar 104cm-1, arb é an t-ábhar is fearr le haghaidh sraith ionsúcháin brathadóir solais faoi láthair.
(4)Brathadóir fótachódóra InGaAs/Isteachbrathadóir fótachódóra
Trí InGaAsP a roghnú mar an tsraith ionsúite solais agus InP mar an tsraith iolraitheach, is féidir APD a ullmhú le tonnfhad freagartha 1-1.4mm, éifeachtúlacht chandamach ard, sruth dorcha íseal agus gnóthachan ard maoláin sneachta. Trí chomhpháirteanna cóimhiotail éagsúla a roghnú, baintear amach an fheidhmíocht is fearr do thonnfhaid shonracha.
(5) InGaAs/InAlAs
Tá bearna banda (1.47eV) ag ábhar In0.52Al0.48As agus ní ionsúnn sé ag an raon tonnfhaid de 1.55mm. Tá fianaise ann gur féidir le ciseal eipitacsach tanaí In0.52Al0.48As tréithe gnóthachain níos fearr a fháil ná InP mar chiseal iolraitheora faoi choinníoll instealladh leictreon íon.
(6) InGaAs/InGaAs (P) /InAlAs agus InGaAs/In (Al) GaAs/InAlAs
Is fachtóir tábhachtach é ráta ianúcháin tionchair ábhar a théann i bhfeidhm ar fheidhmíocht APD. Léiríonn na torthaí gur féidir ráta ianúcháin imbhuailte an chiseal iolraitheora a fheabhsú trí struchtúir sárlaitíse InGaAs (P) /InAlAs agus In (Al) GaAs/InAlAs a thabhairt isteach. Trí úsáid a bhaint as an struchtúr sárlaitíse, is féidir leis an innealtóireacht banda an neamhleanúnachas imeall banda neamhshiméadrach idir luachanna an bhanda seoltachta agus an bhanda vaileins a rialú go saorga, agus a chinntiú go bhfuil an neamhleanúnachas banda seoltachta i bhfad níos mó ná an neamhleanúnachas banda vaileins (ΔEc>>ΔEv). I gcomparáid le hábhair mhórchóir InGaAs, méadaítear ráta ianúcháin leictreon tobair chandamach InGaAs/InAlAs (a) go suntasach, agus faigheann leictreoin agus poill fuinneamh breise. Mar gheall ar ΔEc>>ΔEv, is féidir a bheith ag súil go méadóidh an fuinneamh a fhaigheann leictreoin an ráta ianúcháin leictreon i bhfad níos mó ná ranníocaíocht fhuinneamh an phoill leis an ráta ianúcháin poill (b). Méadaíonn an cóimheas (k) idir ráta ianúcháin leictreon agus ráta ianúcháin poill. Dá bhrí sin, is féidir táirge ard-ghnóthachain-bandaleithead (GBW) agus feidhmíocht íseal-torainn a fháil trí struchtúir sár-laitíse a chur i bhfeidhm. Mar sin féin, tá sé deacair an APD seo de struchtúr tobair chandamach InGaAs/InAlAs, ar féidir leis an luach k a mhéadú, a chur i bhfeidhm ar ghlacadóirí optúla. Tá sé seo amhlaidh toisc go bhfuil an fachtóir iolraitheora a théann i bhfeidhm ar an bhfreagrúlacht uasta teoranta ag an sruth dorcha, ní ag an torann iolraitheora. Sa struchtúr seo, is é éifeacht tollánaithe shraith tobair InGaAs le bearna banda caol is cúis leis an sruth dorcha den chuid is mó, agus mar sin is féidir le cóimhiotal ceatharach bearna banda leathan, amhail InGaAsP nó InAlGaAs, a thabhairt isteach in ionad InGaAs mar shraith tobair struchtúr an tobair chandamach an sruth dorcha a chosc.
Am an phoist: 13 Samhain 2023