Ang prinsipyo ug karon nga kahimtang saavalanche photodetector (APD photodetector) Ikaduhang Bahin
2.2 APD chip nga istruktura
Ang makatarunganon nga istruktura sa chip mao ang sukaranan nga garantiya sa mga high-performance nga aparato.Ang istruktura nga disenyo sa APD nag-una nga nag-isip sa RC nga kanunay nga oras, pagdakop sa lungag sa heterojunction, carrier transit time pinaagi sa pagkunhod sa rehiyon ug uban pa.Ang pag-uswag sa istruktura niini gi-summarize sa ubos:
(1) Panguna nga istruktura
Ang pinakayano nga istruktura sa APD gibase sa PIN photodiode, ang P nga rehiyon ug N nga rehiyon daghan kaayo nga doped, ug ang N-type o P-type nga doble-repellant nga rehiyon gipaila sa kasikbit nga P nga rehiyon o N nga rehiyon aron makamugna og secondary electron ug lungag. pares, aron maamgohan ang pagpadako sa nag-unang photocurrent.Alang sa mga materyales sa serye sa InP, tungod kay ang coefficient sa epekto sa ionization sa lungag mas dako kaysa sa electron impact ionization coefficient, ang nakuha nga rehiyon sa N-type nga doping kasagarang gibutang sa P nga rehiyon.Sa usa ka sulundon nga kahimtang, ang mga lungag ra ang gi-inject sa rehiyon nga nakuha, mao nga kini nga istruktura gitawag nga istruktura nga gi-injection sa lungag.
(2) Ang pagsuyop ug ganansya gipalahi
Tungod sa lapad nga band gap nga mga kinaiya sa InP (InP mao ang 1.35eV ug InGaAs mao ang 0.75eV), ang InP kasagarang gigamit ingon nga gain zone nga materyal ug InGaAs isip ang absorption zone nga materyal.
(3) Ang mga istruktura sa pagsuyup, gradient ug ganansya (SAGM) gisugyot matag usa
Sa pagkakaron, kadaghanan sa mga komersyal nga APD nga mga himan naggamit sa InP / InGaAs nga materyal, InGaAs isip ang pagsuyup nga layer, InP ubos sa taas nga electric field (> 5x105V / cm) nga walay pagkaguba, mahimong gamiton isip materyal nga gain zone.Alang niini nga materyal, ang disenyo niini nga APD mao nga ang proseso sa avalanche naporma sa N-type nga InP pinaagi sa pagbangga sa mga lungag.Gikonsiderar ang dako nga kalainan sa gintang sa banda tali sa InP ug InGaAs, ang kalainan sa lebel sa enerhiya nga mga 0.4eV sa valence band naghimo sa mga lungag nga nahimo sa layer sa pagsuyup sa InGaAs nga nababagan sa sulud sa heterojunction sa wala pa makaabot sa layer nga multiplier sa InP ug ang katulin kaayo. pagkunhod, nga miresulta sa taas nga oras sa pagtubag ug pig-ot nga bandwidth niini nga APD.Kini nga problema mahimong masulbad pinaagi sa pagdugang sa usa ka layer sa transisyon sa InGaAsP tali sa duha nga mga materyales.
(4) Ang mga istruktura sa pagsuyup, gradient, bayad ug ganansya (SAGCM) gisugyot matag usa
Aron madugangan ang pag-adjust sa pag-apod-apod sa electric field sa absorption layer ug ang gain layer, ang charge layer gipaila-ila sa disenyo sa device, nga makapauswag pag-ayo sa device speed ug responsiveness.
(5) Resonator enhanced (RCE) SAGCM structure
Sa labaw sa kamalaumon nga disenyo sa tradisyonal nga mga detektor, kinahanglan natong atubangon ang kamatuoran nga ang gibag-on sa pagsuyup nga layer usa ka nagkasumpaki nga butang alang sa katulin sa device ug sa quantum efficiency.Ang nipis nga gibag-on sa absorbing layer makapakunhod sa oras sa transit sa carrier, aron makuha ang dako nga bandwidth.Bisan pa, sa parehas nga oras, aron makuha ang labi ka taas nga kahusayan sa quantum, ang layer sa pagsuyup kinahanglan adunay igo nga gibag-on.Ang solusyon sa kini nga problema mahimong ang resonant cavity (RCE) nga istruktura, nga mao, ang gipang-apod-apod nga Bragg Reflector (DBR) gidisenyo sa ilawom ug sa ibabaw sa aparato.Ang salamin sa DBR naglangkob sa duha ka mga matang sa mga materyales nga adunay ubos nga refractive index ug taas nga refractive index sa istruktura, ug ang duha motubo alternately, ug ang gibag-on sa matag layer nagtagbo sa insidente nga light wavelength 1/4 sa semiconductor.Ang istruktura sa resonator sa detektor mahimo’g makab-ot ang mga kinahanglanon sa tulin, ang gibag-on sa layer sa pagsuyup mahimo nga manipis kaayo, ug ang kahusayan sa quantum sa electron madugangan pagkahuman sa daghang mga pagpamalandong.
(6) Edge-coupled waveguide structure (WG-APD)
Ang laing solusyon sa pagsulbad sa panagsumpaki sa lain-laing mga epekto sa pagsuyup layer gibag-on sa device speed ug quantum efficiency mao ang pagpaila sa daplin-giubanan waveguide istruktura.Kini nga estraktura mosulod sa kahayag gikan sa kilid, tungod kay ang pagsuyup nga layer taas kaayo, kini sayon nga makuha ang taas nga quantum efficiency, ug sa samang higayon, ang pagsuyup nga layer mahimo nga nipis kaayo, nga makapakunhod sa oras sa transit sa carrier.Busa, kini nga istruktura nagsulbad sa lain-laing pagsalig sa bandwidth ug efficiency sa gibag-on sa pagsuyup layer, ug gilauman nga makab-ot sa taas nga rate ug taas nga quantum efficiency APD.Ang proseso sa WG-APD mas simple kay sa RCE APD, nga nagwagtang sa komplikadong proseso sa pagpangandam sa salamin sa DBR.Busa, kini mao ang mas mahimo sa praktikal nga uma ug angay alang sa komon nga eroplano optical koneksyon.
3. Panapos
Ang pag-uswag sa avalanchephotodetectorang mga materyales ug mga himan gisusi.Ang electron ug hole collision ionization rates sa InP nga mga materyales duol sa mga InAlAs, nga mosangpot sa dobleng proseso sa duha ka carrier symbions, nga naghimo sa avalanche building nga mas taas ug ang kasaba.Kung itandi sa puro nga InAlAs nga mga materyales, InGaAs (P) /InAlAs ug In (Al) GaAs/InAlAs quantum well structures adunay dugang nga ratio sa collision ionization coefficients, mao nga ang performance sa kasaba mahimong mabag-o pag-ayo.Sa termino sa istruktura, ang resonator enhanced (RCE) SAGCM structure ug edge-coupled waveguide structure (WG-APD) giugmad aron masulbad ang mga kontradiksyon sa lain-laing mga epekto sa absorption layer thickness sa device speed ug quantum efficiency.Tungod sa pagkakomplikado sa proseso, ang hingpit nga praktikal nga aplikasyon niining duha ka mga istruktura kinahanglan nga dugang nga tukion.
Oras sa pag-post: Nob-14-2023