Parimi dhe situata aktuale efotodetektor orteku (Fotodetektor APD) Pjesa e dytë
2.2 Struktura e çipit APD
Struktura e arsyeshme e çipit është garancia themelore e pajisjeve me performancë të lartë. Dizajni strukturor i APD e konsideron kryesisht RC -në konstante, kapjen e vrimave në heterojunction, kohën e tranzitit të bartësit përmes rajonit të varfërimit etj. Zhvillimi i strukturës së tij është përmbledhur më poshtë:
(1) Struktura themelore
Struktura më e thjeshtë APD bazohet në fotodiodën e pinit, rajoni P dhe rajoni N janë dopeduar shumë, dhe N-Type ose P-Type dyfish-repelant është prezantuar në rajonin ngjitur P ose rajonin N për të gjeneruar elektrone sekondare dhe çifte të vrimave, në mënyrë që të realizojë amplifikimin e fotokurnimit parësor. Për materialet e serive INP, për shkak se koeficienti i jonizimit të ndikimit në vrimë është më i madh se koeficienti i jonizimit të ndikimit të elektroneve, rajoni i fitimit të dopingut të tipit N zakonisht vendoset në rajonin P. Në një situatë ideale, vetëm vrimat injektohen në rajonin e fitimit, kështu që kjo strukturë quhet një strukturë e injektuar në vrimë.
(2) Përthithja dhe fitimi dallohen
Për shkak të karakteristikave të hendekut të brezit të gjerë të INP (INP është 1.35EV dhe InGAAS është 0.75EV), INP zakonisht përdoret si materiali i zonës së fitimit dhe IngaaS si material i zonës së thithjes.
(3) Strukturat e përthithjes, gradientit dhe fitimit (SAGM) janë propozuar përkatësisht
Aktualisht, shumica e pajisjeve komerciale APD përdorin materialin Inp/InGAAS, IngaaS si shtresa e thithjes, INP nën fushën e lartë elektrike (> 5x105V/cm) pa prishje, mund të përdoret si një material i zonës së fitimit. Për këtë material, dizajni i këtij APD është se procesi i ortekut është formuar në INP të tipit N nga përplasja e vrimave. Duke marrë parasysh ndryshimin e madh në hendekun e brezit midis INP dhe INGAAS, diferenca e nivelit të energjisë prej rreth 0.4EV në brezin e valencës bën që vrimat e krijuara në shtresën e thithjes InGAAS të penguar në skajin e HeteroJunction para se të arrijë shtresën e shumëzuesit INP dhe shpejtësia është zvogëluar shumë, duke resultuar në një kohë të gjatë të përgjigjes dhe brezit të ngushtë të këtij APD. Ky problem mund të zgjidhet duke shtuar një shtresë tranzicioni InGAASP midis dy materialeve.
(4) Strukturat thithëse, gradient, ngarkesë dhe fitim (SAGCM) janë propozuar përkatësisht
Për të rregulluar më tej shpërndarjen e fushës elektrike të shtresës së thithjes dhe shtresën e fitimit, shtresa e ngarkimit futet në hartimin e pajisjes, e cila përmirëson shumë shpejtësinë dhe reagimin e pajisjes.
(5) Rezonatori i përmirësuar (RCE) SAGCM Struktura
Në hartimin e mësipërm optimal të detektorëve tradicionalë, duhet të përballemi me faktin se trashësia e shtresës së thithjes është një faktor kontradiktor për shpejtësinë e pajisjes dhe efikasitetin kuantik. Trashësia e hollë e shtresës thithëse mund të zvogëlojë kohën e tranzitit të bartësit, kështu që mund të merret një gjerësi e madhe. Sidoqoftë, në të njëjtën kohë, për të marrë një efikasitet më të lartë kuantik, shtresa e thithjes duhet të ketë një trashësi të mjaftueshme. Zgjidhja për këtë problem mund të jetë struktura rezonante e zgavrës (RCE), domethënë, reflektori i shpërndarë Bragg (DBR) është projektuar në fund dhe në krye të pajisjes. Pasqyra DBR përbëhet nga dy lloje të materialeve me indeks të ulët refraktiv dhe indeks të lartë refraktiv në strukturë, dhe të dy rriten në mënyrë alternative, dhe trashësia e secilës shtresë plotëson gjatësinë e valës së dritës së incidentit 1/4 në gjysmëpërçuesin. Struktura e rezonatorit të detektorit mund të plotësojë kërkesat e shpejtësisë, trashësia e shtresës së thithjes mund të bëhet shumë e hollë, dhe efikasiteti kuantik i elektronit është rritur pas disa reflektimeve.
(6) Struktura e shiritit të valës së shoqëruar me skaj (WG-APD)
Një zgjidhje tjetër për të zgjidhur kontradiktën e efekteve të ndryshme të trashësisë së shtresës së thithjes në shpejtësinë e pajisjes dhe efikasitetin kuantik është prezantimi i strukturës së valës së shoqëruar me skajin. Kjo strukturë hyn në dritë nga ana, sepse shtresa e thithjes është shumë e gjatë, është e lehtë të merret efikasitet i lartë kuantik, dhe në të njëjtën kohë, shtresa e thithjes mund të bëhet shumë e hollë, duke zvogëluar kohën e tranzitit të bartësit. Prandaj, kjo strukturë zgjidh varësinë e ndryshme të gjerësisë së brezit dhe efikasitetit nga trashësia e shtresës së thithjes, dhe pritet të arrijë APD me normë të lartë dhe të lartë kuantike. Procesi i WG-APD është më i thjeshtë se ai i RCE APD, i cili eliminon procesin e komplikuar të përgatitjes së pasqyrës DBR. Prandaj, është më e realizueshme në fushën praktike dhe e përshtatshme për lidhjen optike të aeroplanit të zakonshëm.
3. Përfundim
Zhvillimi i ortekutfotodetektorMaterialet dhe pajisjet janë rishikuar. Shkalla e jonizimit të përplasjes së elektroneve dhe vrimave të materialeve INP janë afër atyre të Inalas, gjë që çon në procesin e dyfishtë të dy simboleve të transportuesit, gjë që e bën kohën e ndërtesës së ortekut më të gjatë dhe zhurma u rrit. Në krahasim me materialet e pastra të inalas, ingaas (p) /inalas dhe në (al) GaAs /inalas strukturat kuantike të puseve kanë një raport të rritur të koeficientëve të jonizimit të përplasjes, kështu që performanca e zhurmës mund të ndryshohet shumë. Për sa i përket strukturës, struktura e përmirësuar e rezonatorit (RCE) SAGCM dhe struktura e valës së shoqëruar me skajin (WG-APD) janë zhvilluar në mënyrë që të zgjidhen kontradiktat e efekteve të ndryshme të trashësisë së shtresës së thithjes në shpejtësinë e pajisjes dhe efikasitetin kuantik. Për shkak të kompleksitetit të procesit, zbatimi i plotë praktik i këtyre dy strukturave duhet të hulumtohet më tej.
Koha e Postimit: Nëntor-14-2023