Prensip la ak sitiyasyon aktyèl lafotodetektè avalanch (Fotodetektè APDDezyèm Pati
2.2 Estrikti chip APD a
Yon estrikti chip rezonab se garanti debaz pou aparèy ki gen gwo pèfòmans. Konsepsyon estriktirèl APD a sitou konsidere konstan tan RC, kaptire twou nan eterojonksyon, tan tranzit transpòtè nan rejyon rediksyon an, ak sou sa. Devlopman estrikti li rezime anba a:
(1) Estrikti debaz
Estrikti APD ki pi senp lan baze sou fotodyòd PIN lan, rejyon P a ak rejyon N lan gen anpil dopan, epi rejyon doub repouse tip N oswa tip P a entwodui nan rejyon P oswa rejyon N adjasan an pou jenere elektwon segondè ak pè twou, pou reyalize anplifikasyon fotokouran prensipal la. Pou materyèl seri InP yo, paske koyefisyan iyonizasyon enpak twou a pi gran pase koyefisyan iyonizasyon enpak elektwon an, rejyon gen dopan tip N a anjeneral mete nan rejyon P a. Nan yon sitiyasyon ideyal, se sèlman twou yo enjekte nan rejyon gen an, kidonk estrikti sa a rele yon estrikti enjekte pa twou.
(2) Yo distenge absòpsyon ak genyen
Akòz karakteristik gwo espas bann InP a (InP se 1.35eV epi InGaAs se 0.75eV), InP anjeneral itilize kòm materyèl zòn gen an epi InGaAs kòm materyèl zòn absòpsyon an.
(3) Yo pwopoze estrikti absòpsyon, gradyan ak genyen (SAGM) yo respektivman.
Kounye a, pifò aparèy APD komèsyal yo itilize materyèl InP/InGaAs, InGaAs kòm kouch absòpsyon an, InP anba yon gwo chan elektrik (>5x105V/cm) san pann, ka itilize kòm yon materyèl zòn gen. Pou materyèl sa a, konsepsyon APD sa a se ke pwosesis avalanch lan fòme nan InP tip N a pa kolizyon twou yo. Lè nou konsidere gwo diferans nan espas bann ant InP ak InGaAs, diferans nivo enèji anviwon 0.4eV nan bann valans lan fè twou ki pwodui nan kouch absòpsyon InGaAs la bouche nan kwen eterojonksyon an anvan yo rive nan kouch miltiplikatè InP a epi vitès la redwi anpil, sa ki lakòz yon tan repons ki long ak yon Pleasant etwat nan APD sa a. Pwoblèm sa a ka rezoud lè yo ajoute yon kouch tranzisyon InGaAsP ant de materyèl yo.
(4) Yo pwopoze estrikti absòpsyon, gradyan, chaj ak genyen (SAGCM) yo respektivman.
Pou kapab ajiste distribisyon chan elektrik kouch absòpsyon an ak kouch genyen an plis toujou, yo prezante kouch chaj la nan konsepsyon aparèy la, sa ki amelyore vitès ak repons aparèy la anpil.
(5) Estrikti SAGCM ranfòse pa rezonatè (RCE)
Nan konsepsyon optimal detektè tradisyonèl ki anwo yo, nou dwe fè fas ak lefèt ke epesè kouch absòpsyon an se yon faktè kontradiktwa pou vitès aparèy la ak efikasite kwantik. Epesè mens kouch absòpsyon an ka diminye tan tranzit transpòtè a, kidonk li ka jwenn yon gwo Pleasant. Sepandan, an menm tan, pou jwenn yon pi gwo efikasite kwantik, kouch absòpsyon an bezwen gen yon epesè ase. Solisyon pwoblèm sa a kapab estrikti kavite rezonans (RCE), sa vle di, Reflektè Bragg distribye (DBR) la fèt anba ak anlè aparèy la. Miwa DBR a konsiste de de kalite materyèl ki gen yon endis refraksyon ki ba ak yon endis refraksyon ki wo nan estrikti a, epi de yo grandi altènativman, epi epesè chak kouch satisfè longèdonn limyè ensidan an 1/4 nan semi-kondiktè a. Estrikti rezonatè detektè a ka satisfè egzijans vitès yo, epesè kouch absòpsyon an ka fèt trè mens, epi efikasite kwantik elektwon an ogmante apre plizyè refleksyon.
(6) Estrikti gid vag ki konekte ak kwen (WG-APD)
Yon lòt solisyon pou rezoud kontradiksyon diferan efè epesè kouch absòpsyon an sou vitès aparèy la ak efikasite kwantik la se prezante yon estrikti gid vag ki konekte pa kwen. Estrikti sa a antre limyè a sou kote, paske kouch absòpsyon an trè long, li fasil pou jwenn yon efikasite kwantik ki wo, epi an menm tan, kouch absòpsyon an ka fèt trè mens, sa ki diminye tan transpòtè a. Se poutèt sa, estrikti sa a rezoud diferan depandans Pleasant ak efikasite sou epesè kouch absòpsyon an, epi li espere reyalize yon APD ak yon vitès ki wo ak yon efikasite kwantik ki wo. Pwosesis WG-APD a pi senp pase RCE APD a, ki elimine pwosesis preparasyon konplike miwa DBR a. Se poutèt sa, li pi fezab nan domèn pratik la epi li apwopriye pou koneksyon optik plan komen.
3. Konklizyon
Devlopman avalanch lanfotodetektèYo revize materyèl ak aparèy yo. To iyonizasyon kolizyon elektwon ak twou materyèl InP yo pwòch ak sa yo ki nan InAlAs, sa ki mennen nan doub pwosesis de senbyon transpòtè yo, sa ki fè tan fòmasyon avalanch lan pi long epi bri a ogmante. Konpare ak materyèl InAlAs pi, estrikti pwi kwantik InGaAs (P) /InAlAs ak In (Al) GaAs/InAlAs yo gen yon rapò koyefisyan iyonizasyon kolizyon ki ogmante, kidonk pèfòmans bri a ka chanje anpil. An tèm de estrikti, yo devlope estrikti SAGCM ranfòse pa rezonatè (RCE) ak estrikti gid vag ki konekte ak kwen (WG-APD) pou rezoud kontradiksyon diferan efè epesè kouch absòpsyon sou vitès aparèy ak efikasite kwantik. Akòz konpleksite pwosesis la, aplikasyon pratik konplè de estrikti sa yo bezwen plis eksplore.
Dat piblikasyon: 14 novanm 2023