Прынцып і цяперашняя сітуацыяФотадэтэктар лавіны (APD фотадэтэктар) Частка другая
2.2 структура чыпа APD
Разумная структура чыпаў - гэта асноўная гарантыя высокапрадукцыйных прылад. Структурная канструкцыя APD у асноўным разглядае пастаянную часу RC, захоп адтуліны на гетэрасункцыі, час транзіту носьбіта праз вобласць знясілення і гэтак далей. Развіццё яго структуры абагульнена ніжэй:
(1) Асноўная структура
Самая простая структура APD заснавана на штыфтавым фотадыёдзе, вобласць Р і N у значнай ступені легаты, а ў суседняй вобласці P або N-тыпу або P-тыпу ўводзіцца ў суседняй вобласці Р ці N для стварэння другасных электронаў і пар, каб усвядоміць ампліфікацыю першаснага фотаокуру. Для матэрыялаў серыі INP, паколькі каэфіцыент іянізацыі адтуліны перавышае каэфіцыент іянізацыі ўздзеяння электронаў, вобласць ўзмацнення допінгу N-тыпу звычайна змяшчаецца ў рэгіёне Р. У ідэальнай сітуацыі ў вобласць узмацнення ўводзяцца толькі адтуліны, таму гэтая структура называецца структурай, якая ўводзіцца адтулінамі.
(2) Паглынанне і прыбытак адрозніваюцца
З -за шырокамаштабных характарыстык разрыву INP (INP складае 1,35EV, а INGAAS - 0,75EV), INP звычайна выкарыстоўваецца ў якасці матэрыялу ўзмацнення зоны і IngaAs як матэрыялу зоны паглынання.
(3) Структуры паглынання, градыенту і ўзмацнення (SAGM) прапануюцца адпаведна
У цяперашні час большасць камерцыйных прылад APD выкарыстоўваюць матэрыял INP/Ingaas, Ingaas як пласт паглынання, INP пад высокім электрычным полем (> 5x105V/см) без паломкі, можа быць выкарыстаны ў якасці матэрыялу ўзмацнення зоны. Для гэтага матэрыялу канструкцыя гэтага APD заключаецца ў тым, што працэс лавіны ўтвараецца ў N-тыпе, калі сутыкненне адтулін. Улічваючы вялікую розніцу ў зазоры паласы паміж INP і INGAAS, розніца ўзроўню энергіі каля 0,4EV ў дыяпазоне валентнасці робіць адтуліны, якія ўтвараюцца ў пласце паглынання IngaAS, які перашкаджае ў гетерожункцыі, перш чым дасягнуць мультыплікатара пласта INP, і хуткасць значна памяншаецца, што прыводзіць да доўгага часу рэакцыі і звужаючай прапускной здольнасці гэтага АП. Гэтую праблему можна вырашыць, дадаўшы пераходны пласт Ingaasp паміж двума матэрыяламі.
(4) Структуры паглынання, градыенту, зарада і ўзмацнення (SAGCM) прапануюцца адпаведна
Для далейшага рэгулявання размеркавання электрычнага поля пласта паглынання і пласта ўзмацнення пласт зарадкі ўводзіцца ў дызайн прылады, што значна паляпшае хуткасць і спагадлівасць прылады.
(5) Палепшаная рэзанатар (RCE) структура SAGCM
У вышэйзгаданай аптымальнай канструкцыі традыцыйных дэтэктараў мы павінны сутыкнуцца з тым, што таўшчыня пласта паглынання з'яўляецца супярэчлівым фактарам хуткасці прылады і квантавай эфектыўнасці. Тонкая таўшчыня паглынальнага пласта можа паменшыць час транзіту носьбіта, таму можна атрымаць вялікую прапускную здольнасць. Аднак у той жа час, каб атрымаць больш высокую квантавую эфектыўнасць, пласт паглынання павінен мець дастатковую таўшчыню. Рашэннем гэтай праблемы можа стаць рэзанансная паражніну (RCE), гэта значыць, размеркаваны адбівальнік Bragg (DBR) распрацаваны ўнізе і ўверсе прылады. Люстэрка DBR складаецца з двух відаў матэрыялаў з нізкім паказчыкам праламлення і высокім паказчыкам праламлення ў структуры, а двое растуць па чарзе, а таўшчыня кожнага пласта адпавядае падаючай даўжыні хвалі 1/4 у паўправадніку. Рэзанатарная структура дэтэктара можа адпавядаць патрабаванням хуткасці, таўшчыня пласта паглынання можа быць вельмі тонкай, а квантавая эфектыўнасць электрона павялічваецца пасля некалькіх адлюстраванняў.
(6) краёвая структура хвалявода (WG-APD)
Яшчэ адным рашэннем для вырашэння супярэчнасці розных уздзеянняў таўшчыні паглынання на хуткасць прылады і квантавай эфектыўнасці з'яўляецца ўвядзенне структуры хвалявода, звязанай з краёвым узроўнем. Гэтая структура трапляе ў святло з боку, таму што пласт паглынання вельмі доўгі, лёгка атрымаць высокую квантавую эфектыўнасць, і ў той жа час пласт паглынання можа быць вельмі тонкі, зніжаючы час транзіту носьбіта. Такім чынам, гэтая структура вырашае розную залежнасць прапускной здольнасці і эфектыўнасці на таўшчыню пласта паглынання, і, як чакаецца, дасягнуць высокай хуткасці і высокай квантавай эфектыўнасці APD. Працэс WG-APD прасцей, чым у RCE APD, што выключае складаны працэс падрыхтоўкі люстэрка DBR. Такім чынам, гэта больш магчыма ў практычным полі і падыходзіць для агульнага аптычнага злучэння плоскасці.
3. Выснова
Развіццё лавіныфотадэтэктарМатэрыялы і прылады разглядаюцца. Каэфіцыент іянізацыі іянізацыі электронаў і адтулін матэрыялаў INP блізкі да паказчыкаў іналаў, што прыводзіць да двайнога працэсу двух сімбіёнаў носьбіта, што робіць час будаўніцтва лавіны даўжэй, а шум павялічваецца. У параўнанні з чыстымі матэрыяламі Інгаласа, IngaaS (P) /inalas і (Al) gaas /inalas Quantum well well маюць павелічэнне суадносін каэфіцыентаў іянізацыі сутыкнення, таму прадукцыйнасць шуму можа быць значна змянілася. З пункту гледжання структуры, рэзанатар, узмоцненая (RCE) структура SAGCM і структура хваляводаў, звязаных з краёвым узроўнем (WG-APD), распрацаваны для вырашэння супярэчнасцей розных эфектаў таўшчыні паглынання на хуткасць прылады і квантавай эфектыўнасці. З -за складанасці працэсу неабходна вывучыць поўнае практычнае прымяненне гэтых дзвюх структур.
Час паведамлення: 14 лістапада-2023