Аннотация: Көчкү фотодетекторунун негизги түзүлүшү жана иштөө принциби (APD фотодетектору) киргизилет, аппараттын түзүлүшүнүн эволюция процесси талдоого алынат, учурдагы изилдөө абалы жалпыланат жана АПДнын келечектеги өнүгүүсү перспективдүү изилденет.
1. Киришүү
Фотодетектор – жарык сигналдарын электрдик сигналга айландыруучу түзүлүш.Ичиндежарым өткөргүчтүү фотодетектор, түшкөн фотон менен дүүлүккөн фото-генерацияланган алып жүрүүчү колдонулган кыйшаюу чыңалуусу астында тышкы чынжырга кирип, өлчөнгөн фототокту түзөт.Ал тургай, максималдуу жооп, PIN photodiode гана ички пайда жок аппарат болуп саналат, электрон-тешик түгөйлөрдүн бир жуп чыгара алат.Көбүрөөк жооп берүү үчүн көчкү фотодиодун (APD) колдонсо болот.Фототокко АПДнын күчөтүү эффектиси иондошуу коллизия эффектине негизделген.Белгилүү шарттарда тездетилген электрондор жана тешиктер жаңы жуп электрон-тешик жуптарын пайда кылуу үчүн тор менен кагылышып жетиштүү энергия ала алышат.Бул процесс чынжырлуу реакция болуп саналат, ошондуктан жарык жутуудан пайда болгон жуп электрон-тешик жуптары көп сандагы электрон-тешик жуптарын пайда кылып, чоң экинчилик фототокту түзө алат.Ошондуктан, APD жогорку жооп жана ички пайдага ээ, бул аппараттын сигнал-ызычуу катышын жакшыртат.APD, негизинен, алынган оптикалык күч боюнча башка чектөөлөр менен алыскы же кичирээк оптикалык була байланыш системаларында колдонулат.Азыркы учурда, көптөгөн оптикалык аппарат эксперттери APD келечеги жөнүндө абдан оптимисттик, жана APD изилдөө байланыштуу тармактардын эл аралык атаандаштыкка жөндөмдүүлүгүн жогорулатуу үчүн зарыл деп эсептешет.
2. Техникалык өнүгүүкар көчкү фотодетектору(APD фотодетектору)
2.1 Материалдар
(1)Си фотодетектор
Si материалдык технологиясы - бул микроэлектроника тармагында кеңири колдонулган жетилген технология, бирок ал оптикалык байланыш тармагында жалпысынан кабыл алынган 1,31 мм жана 1,55 мм толкун узундугу диапазонундагы приборлорду даярдоо үчүн ылайыктуу эмес.
(2) Г
Ge APD спектрдик жооп оптикалык була берүү аз жоготуу жана төмөн дисперстик талаптарына ылайыктуу болсо да, даярдоо жараянында чоң кыйынчылыктар бар.Мындан тышкары, Ге электрон жана тешик иондошуу ылдамдыгы катышы () 1 жакын, ошондуктан жогорку натыйжалуу APD аппараттарды даярдоо кыйын.
(3)In0.53Ga0.47As/InP
Бул APD жарык жутуу катмары катары In0.53Ga0.47As жана мультипликатор катмары катары InP тандоонун натыйжалуу ыкмасы.In0.53Ga0.47As материалынын жутуу чокусу 1,65 мм, 1,31 мм, 1,55 мм толкун узундугу болжол менен 104 см-1 жогорку жутуу коэффициенти, бул учурда жарык детекторунун жутуу катмары үчүн артыкчылыктуу материал.
(4)InGaAs фотодетектор/Inфотодетектор
Жарыкты сиңирүү катмары катары InGaAsP жана мультипликатор катмары катары InP тандоо менен толкун узундугу 1-1,4 мм болгон APD, жогорку кванттык эффективдүүлүк, караңгы агымдын аздыгы жана көчкүнүн жогору көтөрүлүшүнө ээ APD даярдалышы мүмкүн.Ар кандай эритме компоненттерин тандоо менен белгилүү бир толкун узундуктары үчүн эң жакшы көрсөткүчкө жетишилет.
(5)InGaAs/InAlAs
In0,52Al0,48As материалында тилкелик боштук бар (1,47eV) жана 1,55мм толкун узундугу диапазонунда сиңбейт.Жука In0.52Al0.48As эпитаксиалдык катмары таза электрон инъекциясынын шартында мультипликатор катмары катары InPге караганда жакшыраак пайда алуу мүнөздөмөлөрүн ала алаарына далилдер бар.
(6)InGaAs/InGaAs (P) /InAlAs жана InGaAs/In (Al) GaAs/InAlAs
материалдардын таасир иондоштуруу курсу APD аткарууну таасир маанилүү фактор болуп саналат.Натыйжалар көбөйтүүчү катмардын кагылышуу иондошуу ылдамдыгын InGaAs (P) /InAlAs жана In (Al) GaAs/InAlAs супер тор түзүмдөрүн киргизүү аркылуу жакшыртса болорун көрсөтүп турат.Superlattice структурасын колдонуу менен тилке инженериясы өткөргүч тилке менен валенттүү тилке маанилеринин ортосундагы ассиметриялык тилке четинин үзгүлтүксүздүгүн жасалма түрдө башкара алат жана өткөргүч тилкенин үзгүлтүккө учурашы валенттүү тилке үзгүлтүккө (ΔEc>>ΔEv) караганда бир топ чоң болушун камсыздай алат.InGaAs жапырт материалдарына салыштырмалуу, InGaAs/InAlAs кванттык скважинанын электрондошуу ылдамдыгы (a) кыйла жогорулап, электрондор менен тешиктер кошумча энергияга ээ болушат.ΔEc>>ΔEvден улам электрондор алган энергия тешиктердин иондошуу ылдамдыгына тешик энергиясынын салымына караганда электрондун иондошуу ылдамдыгын бир топ жогорулатат деп күтүүгө болот (b).Электрондун иондошуу ылдамдыгынын тешикче иондошуу ылдамдыгына катышы (k) жогорулайт.Ошондуктан, жогорку кирешелүү өткөрүү жөндөмдүүлүгү продукты (GBW) жана төмөн ызы-чуу аткарууну superlattics структураларды колдонуу менен алууга болот.Бирок, k маанисин жогорулата ала турган бул InGaAs/InAlAs кванттык скважина түзүмүн оптикалык кабыл алгычтарга колдонуу кыйын.Себеби максималдуу жооп берүүгө таасир этүүчү мультипликатордук фактор мультипликатордун ызы-чуусу эмес, караңгы ток менен чектелет.Бул структурада кара агым негизинен InGaAs кудук катмарынын туннелдик эффектиси менен шартталган, ошондуктан скважина катмары катары InGaAs ордуна InGaAsP же InAlGaAs сыяктуу кең тилкелүү боштук төртүнчү эритмесин киргизүү. кванттык скважинанын структурасы караңгы агымды баса алат.
Посттун убактысы: Ноябр-13-2023