Abstrak: Struktur dhasar lan prinsip kerja saka photodetector longsor (APD photodetector) dikenalake, proses evolusi struktur piranti dianalisis, status riset saiki diringkes, lan pangembangan APD ing mangsa ngarep ditliti kanthi prospektif.
1. Pambuka
Photodetector minangka piranti sing ngowahi sinyal cahya dadi sinyal listrik.Ingfotodetektor semikonduktor, operator foto-kui bungah dening foton kedadean lumebu sirkuit njaba ing voltase bias Applied lan mbentuk photocurrent bisa diukur.Malah kanthi responsif maksimal, fotodioda PIN mung bisa ngasilake pasangan elektron-bolongan paling akeh, yaiku piranti tanpa gain internal.Kanggo responsif sing luwih gedhe, fotodioda avalanche (APD) bisa digunakake.Efek amplifikasi APD ing photocurrent adhedhasar efek tabrakan ionisasi.Ing kahanan tartamtu, elektron lan bolongan sing dicepetake bisa entuk energi sing cukup kanggo tabrakan karo kisi kanggo ngasilake pasangan elektron-bolongan anyar.Proses iki minangka reaksi berantai, saéngga pasangan pasangan elektron-bolongan sing diasilake kanthi panyerepan cahya bisa ngasilake pasangan elektron-bolongan sing akeh lan mbentuk arus foto sekunder sing gedhe.Mulane, APD nduweni responsif dhuwur lan gain internal, sing nambah rasio sinyal-kanggo-noise piranti.APD utamane digunakake ing sistem komunikasi serat optik jarak adoh utawa luwih cilik kanthi watesan liyane babagan daya optik sing ditampa.Saiki, akeh ahli piranti optik banget optimistis babagan prospek APD, lan percaya yen riset APD perlu kanggo ningkatake daya saing internasional babagan bidang sing gegandhengan.
2. Pangembangan teknisdetektor foto longsor(APD fotodetektor)
2.1 Materi
(1)Iki detektor foto
Teknologi materi Si minangka teknologi diwasa sing akeh digunakake ing bidang mikroelektronik, nanging ora cocok kanggo nyiapake piranti ing sawetara dawa gelombang 1.31mm lan 1.55mm sing umume ditampa ing bidang komunikasi optik.
(2) Ge
Senajan respon spektral Ge APD cocok kanggo syarat mundhut kurang lan sawur kurang ing transmisi serat optik, ana kangelan gedhe ing proses preparation.Kajaba iku, rasio tingkat ionisasi elektron lan bolongan Ge cedhak karo () 1, saengga angel nyiyapake piranti APD kanthi kinerja dhuwur.
(3)In0.53Ga0.47As/InP
Iku cara efektif kanggo milih In0.53Ga0.47As minangka lapisan panyerepan cahya saka APD lan InP minangka lapisan multiplier.Puncak panyerepan materi In0.53Ga0.47As yaiku 1.65mm, 1.31mm, 1.55mm dawane gelombang kira-kira 104cm-1 koefisien panyerepan dhuwur, yaiku bahan sing disenengi kanggo lapisan panyerepan detektor cahya saiki.
(4)InGaAs photodetector/ Ingdetektor foto
Kanthi milih InGaAsP minangka lapisan nyerep cahya lan InP minangka lapisan multiplier, APD kanthi dawa gelombang respon 1-1.4mm, efisiensi kuantum dhuwur, arus peteng sing kurang lan gain longsoran dhuwur bisa disiapake.Kanthi milih komponen campuran sing beda-beda, kinerja paling apik kanggo dawa gelombang tartamtu bisa digayuh.
(5)InGaAs/InAlAs
In0.52Al0.48As materi wis longkangan band (1.47eV) lan ora nresep ing sawetara dawa gelombang 1.55mm.Ana bukti yen lapisan epitaxial In0.52Al0.48As tipis bisa entuk karakteristik gain sing luwih apik tinimbang InP minangka lapisan multiplikator ing kondisi injeksi elektron murni.
(6)InGaAs/InGaAs (P) /InAlAs lan InGaAs/In (Al) GaAs/InAlAs
Tingkat ionisasi bahan minangka faktor penting sing mengaruhi kinerja APD.Asil nuduhake yen tingkat ionisasi tabrakan saka lapisan multiplier bisa nambah dening ngenalke InGaAs (P) / InAlAs lan In (Al) GaAs / InAlAs struktur superlattice.Kanthi nggunakake struktur superlattice, teknik pita bisa ngontrol diskontinuitas pinggiran pita asimetris ing antarane pita konduksi lan nilai pita valensi, lan mesthekake yen diskontinuitas pita konduksi luwih gedhe tinimbang diskontinuitas pita valensi (ΔEc>>ΔEv).Dibandhingake karo bahan akeh InGaAs, InGaAs / InAlAs tingkat ionisasi elektron sumur kuantum (a) tambah akeh, lan elektron lan bolongan entuk energi ekstra.Amarga ΔEc>>ΔEv, bisa diarep-arep yen energi sing dipikolehi elektron nambah tingkat ionisasi elektron luwih akeh tinimbang kontribusi energi bolongan kanggo tingkat ionisasi bolongan (b).Rasio (k) saka tingkat ionisasi elektron kanggo tingkat ionisasi bolongan mundhak.Mulane, produk gain-bandwidth dhuwur (GBW) lan kinerja gangguan kurang bisa dipikolehi kanthi nggunakake struktur superlattice.Nanging, struktur sumur kuantum InGaAs / InAlAs iki, sing bisa nambah nilai k, angel ditrapake kanggo panrima optik.Iki amarga faktor multiplier sing mengaruhi respon maksimum diwatesi dening saiki peteng, ora gangguan multiplier.Ing struktur iki, saiki peteng utamané disebabake efek tunneling saka lapisan sumur InGaAs karo longkangan band sempit, supaya introduksi saka sudhut-band longkangan alloy quaternary, kayata InGaAsP utawa InAlGaAs, tinimbang InGaAs minangka lapisan sumur. struktur sumur kuantum bisa nyuda arus peteng.
Wektu kirim: Nov-13-2023