Kemajuan anyar ing photodetector longsoran sensitivitas dhuwur

kemajuan anyar ingphotodetector longsor sensitivitas dhuwur

Suhu kamar sensitivitas dhuwur 1550 nmdetektor fotodioda longsor

Ing pita inframerah cedhak (SWIR), dioda longsor kacepetan dhuwur kanthi sensitivitas dhuwur digunakake ing komunikasi optoelektronik lan aplikasi liDAR. Nanging, photodiode longsoran cedhak-infra merah (APD) saiki sing didominasi dening Indium gallium arsenic avalanche breakdown diode (InGaAs APD) tansah diwatesi dening gangguan ionisasi tabrakan acak saka bahan wilayah multiplier tradisional, indium phosphide (InP) lan indium aluminium arsenik (InAlAs), nyebabake reduksi sensitivitas piranti. Sajrone pirang-pirang taun, akeh peneliti sing aktif nggoleki bahan semikonduktor anyar sing kompatibel karo proses platform optoelektronik InGaAs lan InP lan duwe kinerja gangguan ionisasi sing sithik banget padha karo bahan silikon akeh.

Detektor fotodioda avalanche 1550 nm sing inovatif mbantu pangembangan sistem LiDAR

Tim peneliti ing Inggris lan Amerika Serikat kanggo pisanan sukses ngembangake fotodetektor APD sensitivitas ultra-tinggi 1550 nm anyar (detektor foto longsor), terobosan sing janji bakal ningkatake kinerja sistem LiDAR lan aplikasi optoelektronik liyane.

Bahan anyar nawakake kaluwihan utama

Puncak riset iki yaiku nggunakake bahan sing inovatif. Peneliti milih GaAsSb minangka lapisan panyerepan lan AlGaAsSb minangka lapisan multiplier. Desain iki beda karo InGaAs/InP tradisional lan menehi kaluwihan sing signifikan:

1.Lapisan panyerepan GaAsSb: GaAsSb nduweni koefisien panyerepan sing padha karo InGaAs, lan transisi saka lapisan panyerepan GaAsSb menyang AlGaAsSb (lapisan multiplier) luwih gampang, ngurangi efek trap lan ningkatake kacepetan lan efisiensi panyerepan piranti.

2. Lapisan multiplier AlGaAsSb: lapisan multiplier AlGaAsSb luwih unggul tinimbang lapisan multiplier InP lan InAlAs tradisional ing kinerja. Utamane dibayangke ing gain dhuwur ing suhu kamar, bandwidth dhuwur lan swara keluwihan Ultra-kurang.

Kanthi indikator kinerja sing apik banget

Sing anyarAPD photodetector(detektor fotodioda longsor) uga menehi dandan sing signifikan ing metrik kinerja:

1. gain Ultra-dhuwur: Ing gain Ultra-dhuwur saka 278 wis ngrambah ing suhu kamar, lan bubar Dr. Jin Xiao apik Optimization struktur lan proses, lan gain maksimum tambah kanggo M = 1212.

2. Kebisingan sing sithik banget: nuduhake gangguan sing berlebihan (F <3, gain M = 70; F <4, gain M = 100).

3. Efisiensi kuantum dhuwur: miturut gain maksimum, efisiensi kuantum dhuwure 5935,3%. Stabilitas suhu sing kuat: sensitivitas risak ing suhu kurang kira-kira 11,83 mV/K.

Fig 1 Keluwihan gangguan saka APDpiranti photodetectordibandhingake karo photodetector APD liyane

Prospek aplikasi sing wiyar

APD anyar iki nduweni implikasi penting kanggo sistem liDAR lan aplikasi foton:

1. Ningkatake rasio sinyal-kanggo-noise: Keuntungan sing dhuwur lan karakteristik gangguan sing kurang sacara signifikan ningkatake rasio sinyal-kanggo-gangguan, sing penting kanggo aplikasi ing lingkungan sing kurang foton, kayata pemantauan gas omah kaca.

2. Kompatibilitas sing kuat: Photodetector APD anyar (photodetector longsor) dirancang kanggo kompatibel karo platform optoelektronik indium phosphide (InP), njamin integrasi sing mulus karo sistem komunikasi komersial sing wis ana.

3. Efisiensi operasional sing dhuwur: Bisa digunakake kanthi efisien ing suhu kamar tanpa mekanisme pendinginan sing rumit, nyederhanakake penyebaran ing macem-macem aplikasi praktis.

Pangembangan anyar iki 1550 nm SACM APD photodetector (avalanche photodetector) nggantosi temonan utama ing lapangan, Alamat watesan tombol gadhah keluwihan gangguan lan gain produk bandwidth ing APD photodetector tradisional (photodetector longsor) designs. Inovasi iki samesthine bakal nambah kemampuan sistem liDAR, utamane ing sistem liDAR tanpa awak, uga komunikasi ruang bebas.