Abstract: D'Basis Struktur an Aarbechtsprinzip vum Lawine Photodetektor (APD Photodetektor) ginn agefouert, den Evolutiounsprozess vun der Apparatstruktur gëtt analyséiert, den aktuellen Fuerschungsstatus gëtt zesummegefaasst, an d'Zukunft vun der APD gëtt prospektiv studéiert.
1. Aleedung
E Photodetektor ass en Apparat dat Liichtsignaler an elektresch Signaler konvertéiert.An engemsemiconductor photodetector, de Foto-generéierten Träger, dee vum Incident Photon begeeschtert ass, geet an den externe Circuit ënner der ugewandter Biasspannung a bildt e moossbare Fotostroum.Och bei der maximaler Reaktiounsfäegkeet kann eng PIN-Fotodiode maximal e Paar Elektronen-Lach-Paren produzéieren, wat en Apparat ouni intern Gewënn ass.Fir méi Reaktiounsfäegkeet, kann eng Lawin Photodiode (APD) benotzt ginn.Den Amplifikatiounseffekt vun APD op Fotostroum baséiert op der Ioniséierungskollisiounseffekt.Ënner bestëmmte Bedéngungen kënnen d'beschleunegt Elektronen a Lächer genuch Energie kréien fir mat dem Gitter ze kollidéieren fir en neit Paar Elektronen-Lach-Paren ze produzéieren.Dëse Prozess ass eng Kettenreaktioun, sou datt d'Paar vun Elektronen-Lach-Paren, déi duerch d'Liichtabsorptioun generéiert ginn, eng grouss Unzuel vun Elektronen-Lach-Paren produzéieren an e grousse sekundäre Fotostroum bilden.Dofir huet APD héich Reaktiounsfäegkeet an intern Gewënn, wat d'Signal-to-Geräusch Verhältnis vum Apparat verbessert.APD gëtt haaptsächlech a laang-Distanz oder méi kleng optesch Faser Kommunikatioun Systemer mat anere Aschränkungen op der kritt opteschen Muecht benotzt ginn.Am Moment si vill optesch Gerätsexperten ganz optimistesch iwwer d'Perspektiven vun der APD, a gleewen datt d'Fuerschung vun der APD néideg ass fir d'international Kompetitivitéit vu verwandte Felder ze verbesseren.
2. Technesch Entwécklung vunLawine Photodetektor(APD Photodetektor)
2.1 Material
(1)Si Fotodetektor
Si Material Technologie ass eng reife Technologie déi wäit am Beräich vun der Mikroelektronik benotzt gëtt, awer et ass net gëeegent fir d'Virbereedung vun Apparater am Wellelängtberäich vun 1,31 mm an 1,55 mm, déi allgemeng am Beräich vun der optescher Kommunikatioun akzeptéiert sinn.
(2) Ge
Och wann d'Spektralreaktioun vu Ge APD fir d'Ufuerderunge vu geréngem Verloscht a gerénger Dispersioun an der optescher Fasertransmissioun gëeegent ass, ginn et grouss Schwieregkeeten am Virbereedungsprozess.Zousätzlech, Ge d'Elektron a Lach ionization Taux Verhältnis no bei () 1, sou ass et schwéier héich-Performance APD Apparater ze preparéieren.
(3)In0.53Ga0.47As/InP
Et ass eng effektiv Method fir In0.53Ga0.47As als Liichtabsorptionsschicht vun APD an InP als Multiplikatorschicht ze wielen.D'Absorptiounspeak vum In0.53Ga0.47As Material ass 1.65mm, 1.31mm, 1.55mm Wellelängt ass ongeféier 104cm-1 héich Absorptiounskoeffizient, wat de bevorzugt Material fir d'Absorptiounsschicht vum Liichtdetektor am Moment ass.
(4)InGaAs Photodetektor/Anfotodetektor
Andeems Dir InGaAsP als d'Liichtabsorbéierend Schicht an InP als d'Multiplikatorschicht auswielt, kann APD mat enger Äntwertwellelängt vun 1-1.4mm, héich Quanteeffizienz, niddereg donkel Stroum an héije Lawinegewënn virbereet ginn.Andeems Dir verschidde Legierungskomponenten auswielen, gëtt déi bescht Leeschtung fir spezifesch Wellelängten erreecht.
(5)InGaAs/InAlAs
In0.52Al0.48As Material huet e Bandspalt (1.47eV) an absorbéiert net am Wellelängtberäich vun 1.55mm.Et gëtt Beweiser datt dënn In0.52Al0.48As epitaxial Schicht besser Gewënneigenschaften kritt wéi InP als Multiplikatorschicht ënner der Bedingung vun der reiner Elektroneninjektioun.
(6)InGaAs/InGaAs (P) /InAlAs and InGaAs/In (Al) GaAs/InAlAs
Den Impakt Ioniséierungsquote vu Materialien ass e wichtege Faktor deen d'Performance vun APD beaflosst.D'Resultater weisen datt d'Kollisiounioniséierungsquote vun der Multiplikatorschicht verbessert ka ginn andeems d'InGaAs (P) /InAlAs an In (Al) GaAs / InAlAs Superlattice Strukturen agefouert ginn.Andeems Dir d'Supergitterstruktur benotzt, kann d'Bandtechnik d'asymmetresch Bandranddiskontinuitéit tëscht der Leedungsband an de Valenzbandwäerter kënschtlech kontrolléieren, a suergen datt d'Leedungsbanddiskontinuitéit vill méi grouss ass wéi d'Valenzbanddiskontinuitéit (ΔEc>>ΔEv).Am Verglach mat InGaAs Bulkmaterialien, gëtt InGaAs / InAlAs Quantewell Elektronen Ioniséierungsquote (a) wesentlech erhéicht, an Elektronen a Lächer kréien extra Energie.Wéinst ΔEc>>ΔEv kann et erwaart ginn datt d'Energie, déi vun Elektronen gewonnen gëtt, den Elektronenioniséierungsquote vill méi erhéicht wéi de Bäitrag vun der Lachenergie zum Lachioniséierungsquote (b).De Verhältnis (k) vun der Elektronenioniséierungsquote zum Lachioniséierungsquote erhéicht.Dofir, héich Gewënn-Bandbreedung Produit (GBW) an niddereg Kaméidi Leeschtung kann duerch Applikatioun superlattice Strukturen kritt ginn.Wéi och ëmmer, dës InGaAs / InAlAs Quantewellstruktur APD, déi de k Wäert erhéijen kann, ass schwéier op optesch Empfänger z'applizéieren.Dëst ass well de Multiplikatorfaktor deen déi maximal Reaktiounsfäegkeet beaflosst ass limitéiert duerch den donkelen Stroum, net de Multiplikatorgeräisch.An dëser Struktur gëtt den donkelen Stroum haaptsächlech duerch den Tunneleffekt vun der InGaAs Well Schicht mat enger schmueler Bandspalt verursaacht, sou datt d'Aféierung vun enger breetband Spalt quaternär Legierung, wéi InGaAsP oder InAlGaAs, amplaz InGaAs als Well Schicht vun der Quantewellstruktur kann den donkelen Stroum ënnerdrécken.
Post Zäit: Nov-13-2023