Abstract: Estrikti debaz la ak prensip k ap travay nan fotodetektè lavalas (APD fotodetektè) yo prezante, yo analize pwosesis evolisyon estrikti aparèy la, yo rezime estati rechèch aktyèl la, epi yo etidye devlopman nan lavni nan APD.
1. Entwodiksyon
Yon fotodetektè se yon aparèy ki konvèti siyal limyè an siyal elektrik. Nan yonfotodetektè semi-conducteurs, konpayi asirans lan foto-pwodwi eksite pa foton nan ensidan antre nan kous la ekstèn anba vòltaj la patipri aplike epi li fòme yon fotokouran mezirab. Menm nan repons maksimòm, yon fotodyode PIN ka sèlman pwodwi yon pè pè elèktron-twou nan pi plis, ki se yon aparèy san benefis entèn. Pou pi gwo repons, yo ka itilize yon fotodyode lavalas (APD). Efè anplifikasyon APD sou fotokouran baze sou efè kolizyon ionizasyon an. Anba sèten kondisyon, elektwon ak twou akselere yo ka jwenn ase enèji pou fè kolizyon ak lasi a pou pwodui yon nouvo pè elektwon-twou. Pwosesis sa a se yon reyaksyon chèn, se konsa ke pè elèktron-twou ki te pwodwi pa absòpsyon limyè ka pwodwi yon gwo kantite pè elèktron-twou epi fòme yon gwo fotokouran segondè. Se poutèt sa, APD gen gwo repons ak benefis entèn, ki amelyore rapò siyal-a-bri nan aparèy la. APD yo pral sitou itilize nan sistèm kominikasyon fib optik longdistans oswa pi piti ak lòt limit sou pouvwa optik resevwa a. Koulye a, anpil ekspè nan aparèy optik yo trè optimis sou kandida yo nan APD, epi yo kwè ke rechèch la nan APD se nesesè yo amelyore compétitivité entènasyonal la nan jaden ki gen rapò.
2. Devlopman teknik nanfotodetektè lavalas(APD fotodetektè)
2.1 Materyèl
(1)Si fotodetektè
Teknoloji materyèl Si se yon teknoloji ki gen matirite ki lajman itilize nan domèn mikwo-elektwonik, men li pa apwopriye pou preparasyon aparèy nan seri longèdonn 1.31mm ak 1.55mm ki jeneralman aksepte nan domèn kominikasyon optik.
(2)Ge
Malgre ke repons spectral Ge APD apwopriye pou kondisyon ki ba pèt ak dispèsyon ki ba nan transmisyon fib optik, gen gwo difikilte nan pwosesis preparasyon an. Anplis de sa, Ge a elèktron ak twou ionizasyon pousantaj rapò se tou pre () 1, kidonk li difisil pou prepare aparèy APD pèfòmans-wo.
(3)In0.53Ga0.47As/InP
Li se yon metòd efikas pou chwazi In0.53Ga0.47As kòm kouch absòpsyon limyè nan APD ak InP kòm kouch miltiplikatè a. Pik absòpsyon nan materyèl In0.53Ga0.47As se 1.65mm, 1.31mm, 1.55mm longèdonn se sou 104cm-1 koyefisyan absòpsyon segondè, ki se materyèl la pi pito pou kouch nan absòpsyon nan detektè limyè kounye a.
(4)InGaAs fotodetektè/ Nanfotodetektè
Lè w chwazi InGaAsP kòm kouch absòbe limyè a ak InP kòm kouch miltiplikatè a, APD ak yon longèdonn repons 1-1.4mm, segondè efikasite pwopòsyon, ba aktyèl nwa ak gwo lavalas ka prepare. Lè w chwazi diferan konpozan alyaj, pi bon pèfòmans pou longèdonn espesifik yo reyalize.
(5)InGaAs/InAlAs
In0.52Al0.48As materyèl gen yon espas bann (1.47eV) epi li pa absòbe nan ranje longèdonn 1.55mm. Gen prèv ki montre kouch epitaxial mens In0.52Al0.48As ka jwenn pi bon karakteristik genyen pase InP kòm yon kouch miltiplikasyon anba kondisyon piki elèktron pi bon kalite.
(6)InGaAs/InGaAs (P)/InAlAs ak InGaAs/Nan (Al) GaAs/InAlAs
To iyonizasyon enpak materyèl yo se yon faktè enpòtan ki afekte pèfòmans APD. Rezilta yo montre ke pousantaj iyonizasyon kolizyon nan kouch miltiplikatè a ka amelyore pa entwodwi InGaAs (P) / InAlAs ak nan (Al) GaAs / InAlAs estrikti superlattice. Lè l sèvi avèk estrikti superlattice la, jeni gwoup la ka kontwole atifisyèlman diskontinwite kwen band asimetri ant bann kondiksyon ak valè bann valens, epi asire ke diskontinuite band kondiksyon an pi gwo pase diskontinuite valans (ΔEc>>ΔEv). Konpare ak materyèl esansyèl InGaAs, InGaAs/InAlAs pwopòsyon byen elektwon ionizasyon pousantaj (a) ogmante siyifikativman, ak elektwon ak twou jwenn enèji siplemantè. Akòz ΔEc>>ΔEv, li ka espere ke enèji a te genyen pa elektwon ogmante to a ionizasyon elektwon pi plis pase kontribisyon nan enèji twou nan to ionizasyon twou (b). Rapò (k) pousantaj ionizasyon elèktron ak pousantaj ionizasyon twou ogmante. Se poutèt sa, yo ka jwenn pwodwi segondè-gayen-bandwidth (GBW) ak pèfòmans bri ki ba lè w aplike estrikti superlattice. Sepandan, sa a InGaAs/InAlAs pwopòsyon byen estrikti APD, ki ka ogmante valè k a, se difisil pou aplike nan récepteurs optik. Sa a se paske faktè miltiplikatè a ki afekte repons maksimòm nan limite pa aktyèl la fè nwa, pa bri miltiplikatè a. Nan estrikti sa a, aktyèl la fè nwa se sitou ki te koze pa efè a tinèl nan kouch nan byen InGaAs ak yon espas bann etwat, se konsa entwodiksyon an nan yon gwo-band gap alyaj kwatènè, tankou InGaAsP oswa InAlGaAs, olye pou yo InGaAs kòm kouch nan byen. nan estrikti a byen pwopòsyon ka siprime aktyèl la fè nwa.
Lè poste: 13-Nov-2023