Abstract: Ang sukaranan nga istruktura ug prinsipyo sa pagtrabaho sa avalanche photodetector (APD photodetector) gipaila, ang proseso sa ebolusyon sa istruktura sa aparato gisusi, ang karon nga kahimtang sa panukiduki gi-summarize, ug ang umaabot nga pag-uswag sa APD gitun-an.
1. Pasiuna
Ang photodetector usa ka himan nga nag-convert sa mga signal sa kahayag ngadto sa electrical signal. Sa usa kasemiconductor photodetector, ang photo-generated carrier nga naghinam-hinam sa insidente nga photon mosulod sa external circuit ubos sa gipadapat nga bias nga boltahe ug nagporma og usa ka masukod nga photocurrent. Bisan sa pinakataas nga pagtubag, ang usa ka PIN photodiode makahimo lamang og usa ka parisan sa electron-hole nga mga pares sa kadaghanan, nga usa ka himan nga walay internal nga ganansya. Alang sa mas dako nga pagtubag, ang usa ka avalanche photodiode (APD) mahimong magamit. Ang amplification nga epekto sa APD sa photocurrent gibase sa ionization collision effect. Ubos sa pipila ka mga kondisyon, ang gipadali nga mga electron ug mga lungag makakuha og igong kusog aron makabangga sa lattice aron makahimo og bag-ong parisan sa electron-hole nga mga pares. Kini nga proseso usa ka kadena nga reaksyon, aron ang pares sa mga pares sa electron-hole nga namugna pinaagi sa pagsuyop sa kahayag makahimo og daghang gidaghanon sa mga pares sa electron-hole ug mahimong usa ka dako nga secondary photocurrent. Busa, ang APD adunay taas nga pagtubag ug internal nga ganansya, nga nagpauswag sa signal-to-noise ratio sa aparato. Ang APD kasagarang gamiton sa layo o mas gamay nga optical fiber nga mga sistema sa komunikasyon nga adunay ubang mga limitasyon sa nadawat nga optical power. Sa pagkakaron, daghang mga eksperto sa optical device ang malaumon kaayo bahin sa mga palaaboton sa APD, ug nagtuo nga ang panukiduki sa APD gikinahanglan aron mapalambo ang internasyonal nga kompetisyon sa mga may kalabutan nga natad.
2. Teknikal nga kalamboan saavalanche photodetector(APD photodetector)
2.1 Mga Materyal
(1)Usa ka photodetector
Ang teknolohiya sa materyal nga Si usa ka hamtong nga teknolohiya nga kaylap nga gigamit sa natad sa microelectronics, apan dili kini angay alang sa pag-andam sa mga aparato sa wavelength range nga 1.31mm ug 1.55mm nga kasagarang gidawat sa natad sa optical communication.
(2) Ge
Bisan kung ang spectral nga tubag sa Ge APD angay alang sa mga kinahanglanon sa mubu nga pagkawala ug mubu nga pagkatibulaag sa transmission sa optical fiber, adunay daghang mga kalisud sa proseso sa pag-andam. Dugang pa, ang electron ug hole ionization rate ratio ni Ge duol sa () 1, mao nga lisud ang pag-andam sa high-performance APD device.
(3)In0.53Ga0.47As/InP
Kini usa ka epektibo nga paagi aron mapili ang In0.53Ga0.47As ingon ang light absorption layer sa APD ug InP isip multiplier layer. Ang pagsuyup peak sa In0.53Ga0.47As nga materyal mao ang 1.65mm, 1.31mm, 1.55mm wavelength mao ang mahitungod sa 104cm-1 taas nga pagsuyup coefficient, nga mao ang gipalabi nga materyal alang sa pagsuyup layer sa kahayag detector sa pagkakaron.
(4)InGaAs photodetector/Saphotodetector
Pinaagi sa pagpili sa InGaAsP isip light absorbing layer ug InP isip multiplier layer, ang APD nga adunay tubag nga wavelength nga 1-1.4mm, taas nga quantum efficiency, ubos nga dark current ug high avalanche gain mahimong maandam. Pinaagi sa pagpili sa lain-laing mga sangkap sa haluang metal, ang labing maayo nga performance alang sa piho nga wavelengths makab-ot.
(5)InGaAs/InAlAs
Ang In0.52Al0.48As nga materyal adunay band gap (1.47eV) ug dili mosuhop sa wavelength range nga 1.55mm. Adunay ebidensya nga ang nipis nga In0.52Al0.48As epitaxial layer makakuha og mas maayo nga mga kinaiya sa pag-angkon kay sa InP isip multiplicator layer ubos sa kondisyon sa lunsay nga electron injection.
(6)InGaAs/InGaAs (P) /InAlAs ug InGaAs/In (Al) GaAs/InAlAs
Ang epekto sa rate sa ionization sa mga materyales usa ka hinungdanon nga hinungdan nga nakaapekto sa paghimo sa APD. Ang mga resulta nagpakita nga ang collision ionization rate sa multiplier layer mahimong mapalambo pinaagi sa pagpaila sa InGaAs (P) /InAlAs ug In (Al) GaAs/InAlAs superlattice structures. Pinaagi sa paggamit sa superlattice nga istruktura, ang band engineering makahimo sa artipisyal nga pagkontrol sa asymmetric band edge discontinuity tali sa conduction band ug sa valence band values, ug pagsiguro nga ang conduction band discontinuity mas dako pa kay sa valence band discontinuity (ΔEc>>ΔEv). Kon itandi sa InGaAs bulk nga mga materyales, InGaAs/InAlAs quantum well electron ionization rate (a) mao ang kamahinungdanon misaka, ug ang mga electron ug mga buslot makaangkon og dugang nga enerhiya. Tungod sa ΔEc>>ΔEv, mapaabot nga ang enerhiya nga makuha sa mga electron mopataas sa electron ionization rate labaw pa sa kontribusyon sa hole energy ngadto sa hole ionization rate (b). Ang ratio (k) sa electron ionization rate sa hole ionization rate pagtaas. Busa, ang high gain-bandwidth product (GBW) ug ubos nga noise performance mahimong makuha pinaagi sa paggamit sa superlattice structures. Bisan pa, kini nga InGaAs / InAlAs quantum well structure APD, nga makadugang sa k value, lisud i-apply sa optical receiver. Kini tungod kay ang multiplier factor nga makaapekto sa maximum nga pagtubag limitado sa ngitngit nga sulog, dili ang multiplier nga kasaba. Niini nga estraktura, ang ngitngit nga sulog nag-una tungod sa tunneling nga epekto sa InGaAs well layer nga adunay pig-ot nga band gap, mao nga ang pagpaila sa usa ka wide-band gap quaternary alloy, sama sa InGaAsP o InAlGaAs, imbes sa InGaAs isip well layer. sa quantum well structure makapugong sa ngitngit nga sulog.
Oras sa pag-post: Nob-13-2023