Parimi dhe situata aktuale efotodetektor orteku (Fotodetektor APD) Pjesa e dyte
2.2 Struktura e çipit APD
Struktura e arsyeshme e çipit është garancia themelore e pajisjeve me performancë të lartë.Dizajni strukturor i APD kryesisht merr parasysh konstanten e kohës së RC, kapjen e vrimave në heterobashkim, kohën e tranzitit të transportuesit përmes rajonit të varfërimit etj.Zhvillimi i strukturës së tij është përmbledhur më poshtë:
(1) Struktura bazë
Struktura më e thjeshtë APD bazohet në fotodiodën PIN, rajoni P dhe rajoni N janë shumë të dopuar, dhe rajoni i dyfishtë repelant i tipit N ose i tipit P futet në rajonin P ngjitur ose rajonin N për të gjeneruar elektrone dytësore dhe vrima. çifte, në mënyrë që të realizohet amplifikimi i fotorrymës parësore.Për materialet e serisë InP, për shkak se koeficienti i jonizimit të ndikimit të vrimës është më i madh se koeficienti i jonizimit të ndikimit të elektronit, 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 strukturë e injektuar me vrima.
(2) Dallohen përthithja dhe fitimi
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 materiali i zonës së absorbimit.
(3) Strukturat e përthithjes, gradientit dhe fitimit (SAGM) janë propozuar përkatësisht
Aktualisht, shumica e pajisjeve komerciale APD përdorin materialin InP/InGaAs, InGaAs si shtresë thithëse, InP nën fushë të lartë elektrike (>5x105V/cm) pa prishje, mund të përdoret si material për zonën e fitimit.Për këtë material, dizajni i kësaj APD është që procesi i ortekëve formohet 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 thithëse të InGaAs të pengohen në skajin e heterobashkimit përpara se të arrijnë shtresën e shumëzuesit InP dhe shpejtësia është shumë. reduktuar, duke rezultuar në një kohë të gjatë përgjigjeje dhe një brez të ngushtë të këtij APD.Ky problem mund të zgjidhet duke shtuar një shtresë tranzicioni InGaAsP midis dy materialeve.
(4) Strukturat e përthithjes, gradientit, ngarkesës dhe fitimit (SAGCM) janë propozuar përkatësisht
Për të rregulluar më tej shpërndarjen e fushës elektrike të shtresës së absorbimit dhe shtresës së fitimit, shtresa e ngarkimit futet në modelin e pajisjes, e cila përmirëson shumë shpejtësinë dhe reagimin e pajisjes.
(5) Struktura SAGCM e zgjeruar me rezonator (RCE).
Në projektimin e mësipërm optimal të detektorëve tradicionalë, duhet të përballemi me faktin se trashësia e shtresës thithëse është një faktor kontradiktor për shpejtësinë e pajisjes dhe efikasitetin kuantik.Trashësia e hollë e shtresës thithëse mund të zvogëlojë kohën e kalimit të transportuesit, kështu që mund të arrihet një gjerësi e madhe brezi.Megjithatë, në të njëjtën kohë, për të marrë një efikasitet më të lartë kuantik, shtresa e absorbimit duhet të ketë një trashësi të mjaftueshme.Zgjidhja për këtë problem mund të jetë struktura e zgavrës rezonante (RCE), domethënë, Reflektori i shpërndarë Bragg (DBR) është projektuar në fund dhe në krye të pajisjes.Pasqyra DBR përbëhet nga dy lloje materialesh me indeks të ulët thyerjeje dhe indeks të lartë thyerjeje në strukturë, dhe të dyja rriten në mënyrë alternative, dhe trashësia e secilës shtresë plotëson gjatësinë e valës së dritës rënëse 1/4 në gjysmëpërçues.Struktura e rezonatorit të detektorit mund të plotësojë kërkesat e shpejtësisë, trashësia e shtresës së absorbimit mund të bëhet shumë e hollë dhe efikasiteti kuantik i elektronit rritet pas disa reflektimeve.
(6) Struktura e udhërrëfyesit të valëve të lidhura me skajet (WG-APD)
Një zgjidhje tjetër për të zgjidhur kontradiktën e efekteve të ndryshme të trashësisë së shtresës së përthithjes në shpejtësinë e pajisjes dhe efikasitetin kuantik është futja e strukturës së përcjellësit të valëve të çiftëzuara në skaj.Kjo strukturë hyn në dritë nga ana, sepse shtresa e përthithjes është shumë e gjatë, është e lehtë për të marrë efikasitet të lartë kuantik dhe në të njëjtën kohë, shtresa e absorbimit mund të bëhet shumë e hollë, duke zvogëluar kohën e kalimit të transportuesit.Prandaj, kjo strukturë zgjidh varësinë e ndryshme të gjerësisë së brezit dhe efikasitetit nga trashësia e shtresës së absorbimit dhe pritet të arrijë shkallë të lartë dhe efikasitet të lartë kuantik APD.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 i realizueshëm në fushën praktike dhe i përshtatshëm për lidhje optike në plan të përbashkët.
3. Përfundim
Zhvillimi i ortekutfotodetektorrishikohen materialet dhe pajisjet.Shkalla e jonizimit të përplasjes së elektroneve dhe vrimave të materialeve InP është afër atyre të InAlAs, gjë që çon në procesin e dyfishtë të dy simbioneve bartëse, gjë që e bën kohën e ndërtimit të ortekëve më të gjatë dhe zhurmën në rritje.Krahasuar me materialet e pastra InAlAs, strukturat e puseve kuantike InGaAs (P) /InAlAs dhe In (Al) GaAs/InAlAs kanë një raport të rritur të koeficientëve të jonizimit të përplasjeve, kështu që performanca e zhurmës mund të ndryshohet shumë.Për sa i përket strukturës, struktura SAGCM e zgjeruar me rezonator (RCE) dhe struktura e përcjellësit të valëve të lidhura me skajet (WG-APD) janë zhvilluar për të zgjidhur kontradiktat e efekteve të ndryshme të trashësisë së shtresës së absorbimit 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