Coimriú: Struchtúr bunúsach agus bunphrionsabal oibre an bhrathadóir fóta-bhrait sléibhe (Brathadóir grianghraf APD) a thabhairt isteach, déantar anailís ar phróiseas éabhlóid an struchtúir feiste, déantar achoimre ar an stádas taighde reatha, agus déantar staidéar ionchasach ar fhorbairt APD sa todhchaí.
1. Réamhrá
Is gléas é fóta-bhrathadóir a thiontaíonn comharthaí solais ina gcomharthaí leictreacha.Ibrathadóir grianghraf leathsheoltóra, téann an t-iompróir grianghraf-ghinte ar bís ag an bhfótón teagmhais isteach sa chiorcad seachtrach faoin voltas claonta feidhmeach agus cruthaíonn sé fóta-shruth intomhaiste.Fiú amháin ag an bhfreagracht uasta, ní féidir le fótadiode PIN ach péire péirí leictreon-poll a tháirgeadh ar a mhéad, ar feiste é gan gnóthachan inmheánach.Ar mhaithe le freagrúlacht níos fearr, is féidir fótaidhé-óid maolánach (APD) a úsáid.Tá éifeacht aimplithe APD ar fhótashruth 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 leictreon-poll a tháirgeadh.Is imoibriú slabhra é an próiseas seo, ionas gur féidir leis na péirí leictreon-poll a ghintear trí ionsú solais líon mór péirí leictreon-poll a tháirgeadh agus fótashruth tánaisteach mór a fhoirmiú.Mar sin, tá ard-fhreagracht agus gnóthachan inmheánach ag APD, rud a fheabhsaíonn cóimheas comhartha-go-torann an fheiste.Bainfear úsáid as APD go príomha i gcórais chumarsáide snáithíní optúla fad-achair nó níos lú le teorainneacha eile ar an gcumhacht optúil faighte.Faoi láthair, tá go leor saineolaithe feistí 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 arbrathadóir fótaileictreach(bhrathadóir grianghraf APD)
2.1 Ábhair
(1)Si brathadóir grianghraf
Is teicneolaíocht aibí é teicneolaíocht ábhar Si a úsáidtear go forleathan i réimse na micrileictreonaice, ach níl sé oiriúnach le haghaidh ullmhú feistí sa raon tonnfhad 1.31mm agus 1.55mm a nglactar go ginearálta leo i réimse na cumarsáide optúla.
(2)Gé
Cé go bhfuil freagra speictreach Ge APD oiriúnach do riachtanais ísealchaillteanas agus scaipeadh íseal i dtarchur snáithíní optúla, tá deacrachtaí móra sa phróiseas ullmhúcháin.Ina theannta sin, tá cóimheas ráta ianaithe leictreon agus poll Ge gar do () 1, agus 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 chiseal ionsú solais APD agus InP mar an ciseal iolraitheoir.Is é buaic ionsú In0.53Ga0.47As ábhar 1.65mm, tá tonnfhad 1.31mm, 1.55mm thart ar 104cm-1 comhéifeacht ionsú ard, arb é an t-ábhar is fearr le haghaidh ciseal ionsú braite solais faoi láthair.
(4)Brathadóir grianghraf InGaAs/ibrathadóir grianghraf
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, éifeachtacht chandamach ard, sruth íseal dorcha agus gnóthachan ard avalanche a ullmhú.Trí chomhpháirteanna cóimhiotail éagsúla a roghnú, baintear amach an fheidhmíocht is fearr le haghaidh tonnfhaid ar leith.
(5)InGaAs/InAlAs
Tá bearna banna (1.47eV) ag ábhar In0.52Al0.48A agus ní ionsú ag an raon tonnfhad 1.55mm.Tá fianaise ann gur féidir le ciseal tanaí In0.52Al0.48As epitaxial saintréithe gnóthachain níos fearr a fháil ná InP mar chiseal iolraitheoir faoi choinníoll instealladh leictreon íon.
(6)InGaAs/InGaAs (P)/InAlAs agus InGaAs/In (Al) GaAs/InAlAs
Is fachtóir tábhachtach é ráta ianúcháin tionchair na n-ábhar a dhéanann difear do fheidhmíocht APD.Léiríonn na torthaí gur féidir an ráta ianaithe imbhuailte den chiseal iolraitheoir a fheabhsú trí struchtúir sárlaitíse InGaAs (P) /InAlAs agus In (Al) GaAs/InAlAs a thabhairt isteach.Trí úsáid a bhaint as an struchtúr superlattice, is féidir leis an innealtóireacht bhanna rialú saorga a dhéanamh ar neamhleanúnachas imeall an bhanna neamhshiméadrach idir an banna seoltachta agus luachanna an bhanna valence, agus a chinntiú go bhfuil neamhleanúnachas an bhanna seolta i bhfad níos mó ná neamhleanúnachas an bhanna valence (ΔEc>> ΔEv).I gcomparáid le mór-ábhair InGaAs, tá ráta ianaithe tobair chandamach InGaAs/InAlAs (a) méadaithe go suntasach, agus faigheann leictreoin agus poill fuinneamh breise.Mar gheall ar ΔEc >> ΔEv, is féidir a bheith ag súil go n-ardóidh an fuinneamh a ghnóthaítear le leictreoin an ráta ianaithe leictreoin i bhfad níos mó ná an méid a chuireann fuinneamh poll le ráta ianaithe poll (b).Méadaíonn an cóimheas (k) de ráta ianaithe leictreon go ráta ianaithe poll.Mar sin, is féidir táirge ard-bandaleithead gnóthaithe (GBW) agus feidhmíocht íseal torainn a fháil trí struchtúir shárlattice a chur i bhfeidhm.Mar sin féin, tá sé deacair an struchtúr tobair chandamach seo de chuid InGaAs/InAlAs APD, ar féidir leis an luach k a mhéadú, a chur i bhfeidhm ar ghlacadóirí optúla.Tá sé seo amhlaidh toisc go bhfuil an fachtóir iolraitheoir a théann i bhfeidhm ar an bhfreagracht uasta teoranta ag an sruth dorcha, ní ag an torann iolraitheoir.Sa struchtúr seo, tá an sruth dorcha go príomha mar gheall ar éifeacht tollánaithe ciseal tobair InGaAs le bearna banna caol, agus mar sin tugadh isteach cóimhiotal ceathartha bearna leathanbhanda, mar shampla InGaAsP nó InAlGaAs, in ionad InGaAs mar an ciseal tobair. den struchtúr tobair chandamach is féidir leis an sruth dorcha a shochtadh.
Am postála: Nov-13-2023