De Prinzip an aktuell Situatioun vunLawine Photodetektor (APD Photodetektor) Zweeten Deel
2.2 APD Chip Struktur
Raisonnabel Chip Struktur ass d'Basis Garantie vun héich performant Apparater. De strukturellen Design vun APD berücksichtegt haaptsächlech RC Zäitkonstant, Lachfang bei heterojunction, Carrier Transit Zäit duerch Ausarmungsregioun a sou weider. D'Entwécklung vu senger Struktur ass ënnert zesummegefaasst:
(1) Basis Struktur
Déi einfachst APD-Struktur baséiert op der PIN-Fotodiode, d'P-Regioun an d'N-Regioun si staark dotéiert, an d'N-Typ oder P-Typ duebel-Repellantregioun gëtt an der Nopeschregioun oder der N-Regioun agefouert fir sekundär Elektronen a Lach ze generéieren. Pairen, fir d'Verstäerkung vum primäre Fotostroum ze realiséieren. Fir InP Serie Materialien, well de Lach Impakt Ioniséierungskoeffizient méi grouss ass wéi den Elektronen Impakt Ioniséierungskoeffizient, gëtt d'Gewënnregioun vun N-Typ Doping normalerweis an der P Regioun plazéiert. An enger idealer Situatioun ginn nëmmen Lächer an d'Gewënnregioun injizéiert, sou datt dës Struktur eng Lach-injizéiert Struktur genannt gëtt.
(2) Absorptioun a Gewënn ginn ënnerscheet
Wéinst der breet Band Spalt Charakteristiken vun InP (InP ass 1.35eV an InGaAs ass 0.75eV), InP gëtt normalerweis als Gewënn Zone Material benotzt an InGaAs als Absorptioun Zone Material.
(3) D'Absorptioun, Gradient a Gewënn (SAGM) Strukture ginn respektiv proposéiert
Am Moment, benotzen déi meescht kommerziell APD Apparater InP / InGaAs Material, InGaAs als Absorptioun Layer, InP ënner héich elektrescht Feld (> 5x105V / cm) ouni Decompte, kann als Gewënn Zone Material benotzt ginn. Fir dëst Material ass den Design vun dëser APD datt de Lawineprozess am N-Typ InP duerch d'Kollisioun vu Lächer geformt gëtt. Wann Dir de groussen Ënnerscheed am Bandspalt tëscht InP an InGaAs berécksiichtegt, mécht den Energieniveaudifferenz vun ongeféier 0,4eV an der Valenzband d'Lächer generéiert an der InGaAs Absorptiounsschicht op der Heterojunction Rand verstoppt ier se d'InP Multiplikatorschicht erreecht hunn an d'Geschwindegkeet ass immens reduzéiert, doraus an enger laanger Äntwert Zäit a schmuel bandwidth vun dëser APD. Dëse Problem kann geléist ginn andeems Dir eng InGaAsP Iwwergangsschicht tëscht den zwee Materialien bäidréit.
(4) D'Absorptioun, Gradient, Ladung a Gewënn (SAGCM) Strukture ginn respektiv proposéiert
Fir d'elektresch Feldverdeelung vun der Absorptiounsschicht an der Gewënnschicht weider unzepassen, gëtt d'Laaschtschicht an den Apparatdesign agefouert, wat d'Geschwindegkeet an d'Responsabilitéit vum Apparat staark verbessert.
(5) Resonator verbessert (RCE) SAGCM Struktur
Am uewe genannte optimalen Design vun traditionelle Detektoren musse mir d'Tatsaach stellen datt d'Dicke vun der Absorptiounsschicht e widderspréchleche Faktor fir d'Geschwindegkeet an d'Quanteeffizienz vum Apparat ass. Déi dënn Dicke vun der absorbéierender Schicht kann d'Trägertransitzäit reduzéieren, sou datt eng grouss Bandbreedung kritt ka ginn. Wéi och ëmmer, gläichzäiteg, fir méi héich Quanteeffizienz ze kréien, muss d'Absorptiounsschicht eng genuch Dicke hunn. D'Léisung fir dëse Problem kann d'Resonanzhuelraum (RCE) Struktur sinn, dat heescht de verdeelt Bragg Reflector (DBR) ass um Enn an uewen vum Apparat entworf. Den DBR Spigel besteet aus zwou Aarte vu Materialien mat engem nidderegen Refraktiounsindex an engem héije Refraktiounsindex an der Struktur, an déi zwee wuessen ofwiesselnd, an d'Dicke vun all Schicht entsprécht der Tëschefall Liichtwellelängt 1/4 am Hallefleit. D'Resonatorstruktur vum Detektor kann d'Vitesse Ufuerderunge entspriechen, d'Dicke vun der Absorptiounsschicht kann ganz dënn gemaach ginn, an d'Quanteeffizienz vum Elektron gëtt no e puer Reflexiounen erhéicht.
(6) Kantgekoppelter Welleleitstruktur (WG-APD)
Eng aner Léisung fir de Widdersproch vu verschiddenen Effekter vun der Absorptiounsschichtdicke op Apparatgeschwindegkeet a Quanteeffizienz ze léisen ass d'Kantegekoppelte Welleleitstruktur aféieren. Dës Struktur trëtt Liicht vun der Säit, well d'Absorptiounsschicht ganz laang ass, et ass einfach eng héich Quanteeffizienz ze kréien, a gläichzäiteg kann d'Absorptiounsschicht ganz dënn gemaach ginn, wat d'Trägertransitzäit reduzéiert. Dofir léist dës Struktur déi verschidde Ofhängegkeet vun der Bandbreedung an der Effizienz op der Dicke vun der Absorptiounsschicht, a gëtt erwaart fir héich Taux an héich Quanteeffizienz APD z'erreechen. De Prozess vu WG-APD ass méi einfach wéi dee vun RCE APD, wat de komplizéierte Virbereedungsprozess vum DBR Spigel eliminéiert. Dofir ass et méi machbar am praktesche Beräich a gëeegent fir gemeinsame Fliger optesch Verbindung.
3. Conclusioun
D'Entwécklung vu LawinenfotodetektorMaterialien an Apparater gëtt iwwerpréift. D'Elektron- a Lachkollisioun Ioniséierungsraten vun InP Materialien sinn no bei deenen vun InAlAs, wat zum duebele Prozess vun den zwee Carrier Symbions féiert, wat d'Lawinebauzäit méi laang mécht an de Kaméidi erhéicht. Am Verglach mat pure InAlAs Materialien hunn InGaAs (P) /InAlAs an In (Al) GaAs / InAlAs Quantewellstrukturen e verstäerkte Verhältnis vu Kollisiounioniséierungskoeffizienten, sou datt d'Geräischleistung staark geännert ka ginn. Wat d'Struktur ugeet, ginn d'Resonator verstäerkte (RCE) SAGCM Struktur an d'kantgekoppelte Welleleitstruktur (WG-APD) entwéckelt fir d'Widdersproch vu verschiddenen Effekter vun der Absorptiounsschichtdicke op Apparatgeschwindegkeet a Quanteeffizienz ze léisen. Wéinst der Komplexitéit vum Prozess muss déi voll praktesch Uwendung vun dësen zwou Strukture weider exploréiert ginn.
Post Zäit: Nov-14-2023