Abstrakt: Struktura themelore dhe parimi i punës i fotodetektorit të ortekut (Fotodetektor APD) janë prezantuar, procesi i evolucionit të strukturës së pajisjes është analizuar, statusi aktual i hulumtimit është përmbledhur, dhe zhvillimi i ardhshëm i APD është studiuar me perspektivë.
1. Hyrje
Një fotodetektor është një pajisje që shndërron sinjalet e dritës në sinjale elektrike. Në njëfotodetektor gjysmëpërçues, transportuesi i gjeneruar nga fotografia i ngacmuar nga fotoni i incidentit hyn në qarkun e jashtëm nën tensionin e paragjykimit të aplikuar dhe formon një fotokurn të matshëm. Edhe në reagimin maksimal, një fotodiode pin mund të prodhojë vetëm një palë çifte me vrima elektronike më së shumti, që është një pajisje pa përfitime të brendshme. Për një reagim më të madh, mund të përdoret një fotodiod i ortekut (APD). Efekti i amplifikimit të APD në fotokurrent bazohet në efektin e përplasjes së jonizimit. Në kushte të caktuara, elektronet dhe vrimat e përshpejtuara mund të marrin energji të mjaftueshme për t'u përplasur me grilën për të prodhuar një palë të re të çifteve të vrimave të elektroneve. Ky proces është një reagim zinxhir, në mënyrë që çifti i çifteve të vrimave të elektroneve të krijuara nga thithja e dritës të mund të prodhojnë një numër të madh të çifteve të vrimave të elektroneve dhe të formojnë një fotokurrent të madh sekondar. Prandaj, APD ka përgjegjësi të lartë dhe përfitime të brendshme, gjë që përmirëson raportin sinjal-zhurmë të pajisjes. APD do të përdoret kryesisht në sisteme të komunikimit të fibrave optike në distanca të gjata ose më të vogla me kufizime të tjera në fuqinë optike të marrë. Aktualisht, shumë ekspertë të pajisjeve optike janë shumë optimistë në lidhje me perspektivat e APD, dhe besojnë se hulumtimi i APD është i nevojshëm për të përmirësuar konkurrencën ndërkombëtare të fushave të lidhura.
2. Zhvillimi Teknik ifotodetektor orteku(Fotodetektori i APD)
2.1 Materialet
(1)Si fotodetektor
Teknologjia e materialit SI është një teknologji e pjekur që përdoret gjerësisht në fushën e mikroelektronikës, por nuk është e përshtatshme për përgatitjen e pajisjeve në intervalin e gjatësisë së valës prej 1.31 mm dhe 1.55 mm që pranohen përgjithësisht në fushën e komunikimit optik.
(2) GE
Megjithëse përgjigja spektrale e GE APD është e përshtatshme për kërkesat e humbjes së ulët dhe shpërndarjes së ulët në transmetimin e fibrave optike, ekzistojnë vështirësi të mëdha në procesin e përgatitjes. Për më tepër, raporti i nivelit të jonizimit të elektroneve dhe vrimave të GE është afër () 1, kështu që është e vështirë të përgatisni pajisje APD me performancë të lartë.
(3) IN0.53GA0.47AS/INP
Shtë një metodë efektive për të zgjedhur IN0.53GA0.47A si shtresa e thithjes së dritës së APD dhe INP si shtresë shumëzues. Kulmi i thithjes së materialit IN0.53GA0.47A është 1.65 mm, 1.31 mm, gjatësia e valës 1.55 mm është rreth 104cm-1 koeficient i përthithjes së lartë, i cili është materiali i preferuar për shtresën e thithjes së detektorit të dritës në aktual.
(4)Ingaas fotodetektor/Brendafotodetektor
Duke zgjedhur INGAASP si shtresë thithëse të dritës dhe INP si shtresa shumëzuese, APD me një gjatësi vale përgjigjeje prej 1-1.4 mm, mund të përgatiten efikasitet i lartë kuantik, rrymë e ulët e errët dhe fitim i lartë i ortekut. Duke zgjedhur përbërës të ndryshëm të aliazhit, arrihet performanca më e mirë për gjatësi vale specifike.
(5) Ingaas/Inalas
Materiali IN0.52AL0.48as ka një hendek bande (1.47EV) dhe nuk thith në intervalin e gjatësisë së valës prej 1.55 mm. Ekzistojnë prova që shtresa epitaksiale e hollë në0.52Al0.48A mund të marrë karakteristika më të mira të fitimit sesa INP si një shtresë shumëzuesish nën gjendjen e injektimit të pastër të elektroneve.
(6) Ingaas/Ingaas (P)/Inalas dhe Ingaas/In (Al) Gaas/Inalas
Shkalla e ndikimit të jonizimit të materialeve është një faktor i rëndësishëm që ndikon në performancën e APD. Rezultatet tregojnë se shkalla e jonizimit të përplasjes së shtresës së shumëzuesit mund të përmirësohet duke prezantuar strukturat e superlatice të InGAAS (P) /inalas dhe në (Al) GaAS /Inalas. Duke përdorur strukturën e superlattice, inxhinieria e bandës mund të kontrollojë artificialisht ndërprerjen e skajit të bandës asimetrike midis brezit të përcjelljes dhe vlerave të bandës së valencës, dhe të sigurojë që ndërprerja e bandës së përcjelljes të jetë shumë më e madhe se ndërprerja e bandës së valencës (ΔEC >> ΔEV). Krahasuar me materialet pjesa më e madhe e INGAAS, shkalla e jonizimit të elektroneve të pusit kuantik/inalas është rritur ndjeshëm, dhe elektronet dhe vrimat fitojnë energji shtesë. Për shkak të ΔEC >> ΔEV, mund të pritet që energjia e fituar nga elektronet të rritet niveli i jonizimit të elektroneve shumë më tepër sesa kontributi i energjisë së vrimës në shkallën e jonizimit të vrimave (B). Raporti (k) i shkallës së jonizimit të elektroneve me shkallën e jonizimit të vrimës rritet. Prandaj, produkti i lartë i bandës së fitimit (GBW) dhe performanca e ulët e zhurmës mund të merren duke aplikuar struktura të superlattice. Sidoqoftë, kjo APD e strukturës kuantike të puseve kuantike të ingaas/inalas, e cila mund të rrisë vlerën K, është e vështirë të zbatohet për marrësit optikë. Kjo për shkak se faktori shumëzues që ndikon në reagimin maksimal është i kufizuar nga rryma e errët, jo nga zhurma e shumëzuesit. Në këtë strukturë, rryma e errët është shkaktuar kryesisht nga efekti i tunelizimit të shtresës së puseve të Ingaas me një hendek të ngushtë të brezit, kështu që futja e një aliazh kuaternary të hendekut me bandë të gjerë, të tilla si IngaAp ose Inalgaas, në vend të Ingaas si shtresa e pusit të strukturës kuantike të pusit mund të shtypë rrymën e errët.
Koha e Postimit: Nëntor-13-2023