Анатацыя: асноўная структура і прынцып працы лавіннага фотадэтэктара (APD фотадэтэктар) уводзяцца, працэс эвалюцыі структуры прылады аналізуецца, бягучы статус даследавання абагульнены, а будучае развіццё APD вывучаецца.
1. Уводзіны
Фотадэтэктар - гэта прылада, якое пераўтварае лёгкія сігналы ў электрычныя сігналы. У апаўправадніковы фотадэтэктар, фотагенераваны носьбіт, узбуджаны інцыдэнтам фатон, трапляе ў знешнюю схему пад напружаннем ужыванага зрушэння і ўтварае вымерны фотаструм. Нават пры максімальнай спагадлівасці, PIN Photodiode можа вырабляць толькі пару пар электронаў, што з'яўляецца прыладай без унутранага ўзмацнення. Для большай спагадлівасці можна выкарыстоўваць лавінны фотадыёд (APD). Эфект узмацнення APD на фотаструм заснаваны на эфекты сутыкнення іянізацыі. У пэўных умовах паскораныя электроны і адтуліны могуць атрымаць дастаткова энергіі, каб сутыкнуцца з кратамі, каб стварыць новую пару пар электронаў. Гэты працэс з'яўляецца ланцуговай рэакцыяй, так што пара пар электронаў, якія ўтвараюцца пры паглынанні святла, можа вырабляць вялікую колькасць пар электронаў і ўтвараць вялікі другасны фотаструм. Такім чынам, APD мае высокую спагадлівасць і ўнутраны каэфіцыент узмацнення, што паляпшае суадносіны прылады сігнал-шум. APD у асноўным будзе выкарыстоўвацца ў далёкіх або меншых аптычных сістэмах сувязі з валакна з іншымі абмежаваннямі на атрыманую аптычную магутнасць. У цяперашні час многія эксперты па аптычных прыладах вельмі аптымістычна ацэньваюць перспектывы APD і лічаць, што даследаванне APD неабходна для павышэння міжнароднай канкурэнтаздольнасці адпаведных палёў.
2. Тэхнічнае развіццёФотадэтэктар лавіны(APD Photodetector)
2.1 Матэрыялы
(1)Si Photodetector
Матэрыяльная тэхналогія SI - гэта сталая тэхналогія, якая шырока выкарыстоўваецца ў галіне мікраэлектронікі, але яна не падыходзіць для падрыхтоўкі прылад у дыяпазоне даўжыні хвалі 1,31 мм і 1,55 мм, якія звычайна прымаюцца ў галіне аптычнай камунікацыі.
(2) GE
Хоць спектральная рэакцыя GE APD падыходзіць для патрабаванняў нізкай страты і нізкай дысперсіі ў перадачы аптычнага валокнаў, у працэсе падрыхтоўкі існуюць вялікія цяжкасці. Акрамя таго, суадносіны хуткасці іянізацыі электронных і адтулін GE блізка да () 1, таму цяжка падрыхтаваць высокапрадукцыйныя прылады APD.
(3) in0.53ga0.47as/inp
Гэта эфектыўны метад выбару in0.53ga0.47as у якасці пласта паглынання святла APD і INP як мультыплікатарнага пласта. Пік паглынання матэрыялу in0.53ga0.47as складае 1,65 мм, 1,31 мм, даўжыня хвалі 1,55 мм складае каля 104 см-1 высокі каэфіцыент паглынання, які ў цяперашні час з'яўляецца пераважным матэрыялам для паглынальнага пласта святла.
(4)Photodetector ingaas/Ўфотадэтэктар
Выбраўшы IngaASP як лёгкі паглынальны пласт і INP як мультыплікатарны пласт, можа быць падрыхтаваны даўжыня хвалі рэакцыі 1-1,4 мм, высокая квантавая эфектыўнасць, нізкі цёмны ток і высокі ўзмацненне лавіны. Выбіраючы розныя кампаненты сплаву, дасягнута найлепшая прадукцыйнасць для пэўных даўжынь хваль.
(5) Ingaas/inalas
In0.52Al0.48as Матэрыял мае зазор дыяпазону (1,47EV) і не паглынаецца ў дыяпазоне даўжыні хвалі 1,55 мм. Існуюць дадзеныя, што тонкі эпітаксіяльны пласт in0.52Al0.48as можа атрымаць лепшыя характарыстыкі ўзмацнення, чым INP як мультыплікатарскі пласт пры ўмове чыстага ўпырску электронаў.
(6) Ingaas/Ingaas (p)/inalas і ingaas/in (al) gaaS/inalas
Частата ўздзеяння іянізацыі матэрыялаў з'яўляецца важным фактарам, які ўплывае на прадукцыйнасць APD. Вынікі паказваюць, што хуткасць іянізацыі сутыкнення пласта мультыплікатара можа быць палепшана, увёўшы IngaaS (P) /inalas і (Al) GAAS /INALAS Superlattice Structure. Выкарыстоўваючы структуру Superlattice, інжынерная паласа можа штучна кантраляваць асіметрычную паласу перарыву краю паміж дыяпазонам праводнасці і значэннямі валентнай паласы, і гарантаваць, што разрыў паласы праводнасці значна большы, чым разрыў валентнай паласы (ΔEC >> ΔEV). У параўнанні з аб'ёмнымі матэрыяламі Ingaas, Quantum electron electron electron electron electron Quantum entum Electron, а электроны і адтуліны атрымліваюць дадатковую энергію. З -за Δec >> Δev можна чакаць, што энергія, атрыманая электронамі, павялічвае хуткасць іянізацыі электронаў значна больш, чым уклад энергіі адтуліны ў хуткасць іянізацыі адтуліны (B). Каэфіцыент (k) хуткасці іянізацыі электронаў да хуткасці іянізацыі адтуліны павялічваецца. Такім чынам, прадукт з высокім узмацненнем прапускной здольнасці (GBW) і прадукцыйнасць нізкага шуму можна атрымаць, ужываючы звышклеткавыя структуры. Аднак гэты ingaas/inalas Quantum well well vell, які можа павялічыць значэнне k, складана прымяніць да аптычных прыёмнікаў. Гэта таму, што каэфіцыент мультыплікатара, які ўплывае на максімальную спагадлівасць, абмяжоўваецца цёмным токам, а не мультыплікацыйным шумам. У гэтай структуры цёмны ток у асноўным выкліканы тунэльным эфектам пласта свідравіны IngaAs з вузкім зазорам, таму ўвядзенне шырокапалоснага чацвярцічнага сплаву зазору, такіх як Ingaasp або InalgaaS, замест інгааса, як свідравіны пласта квантавай структуры свідравіны, можа здушыць цёмны ток.
Час паведамлення: 13 лістапада 2013 г.