Përparimet e fundit nëfotodetektorë ortekësh me ndjeshmëri të lartë
Ndjeshmëri e lartë në temperaturën e dhomës 1550 nmdetektor fotodiode për ortekët
Në bandën e afërt infra të kuqe (SWIR), diodat e ortekëve me ndjeshmëri të lartë dhe shpejtësi të lartë përdoren gjerësisht në komunikimin optoelektronik dhe aplikacionet liDAR. Megjithatë, fotodioda aktuale e ortekëve (APD) në afërsi infra të kuqe e dominuar nga dioda e zbërthimit të ortekëve të indium-galium-arsenikut (InGaAs APD) ka qenë gjithmonë e kufizuar nga zhurma e jonizimit të përplasjes rastësore të materialeve tradicionale të rajonit shumëzues, fosfidit të indiumit (InP) dhe arsenikut të indium-aluminit (InAlAs), duke rezultuar në një ulje të ndjeshme të ndjeshmërisë së pajisjes. Me kalimin e viteve, shumë studiues janë duke kërkuar në mënyrë aktive materiale të reja gjysmëpërçuese që janë të pajtueshme me proceset e platformave optoelektronike InGaAs dhe InP dhe kanë performancë të zhurmës së jonizimit me ndikim ultra të ulët të ngjashme me materialet e silikonit në masë.
Detektori inovativ i fotodiodës së ortekëve 1550 nm ndihmon në zhvillimin e sistemeve LiDAR
Një ekip studiuesish në Mbretërinë e Bashkuar dhe Shtetet e Bashkuara kanë zhvilluar me sukses për herë të parë një fotodetektor të ri APD me ndjeshmëri ultra të lartë prej 1550 nm (fotodetektor ortekësh), një përparim që premton të përmirësojë shumë performancën e sistemeve LiDAR dhe aplikacioneve të tjera optoelektronike.
Materialet e reja ofrojnë përparësi të rëndësishme
Pika kulmore e këtij hulumtimi është përdorimi inovativ i materialeve. Studiuesit zgjodhën GaAsSb si shtresë thithëse dhe AlGaAsSb si shtresë shumëzuese. Ky dizajn ndryshon nga InGaAs/InP tradicionale dhe sjell përparësi të konsiderueshme:
1. Shtresa e thithjes së GaAsSb: GaAsSb ka një koeficient të ngjashëm thithjeje me InGaAs, dhe kalimi nga shtresa e thithjes së GaAsSb në AlGaAsSb (shtresa shumëzuese) është më i lehtë, duke zvogëluar efektin e kurthit dhe duke përmirësuar shpejtësinë dhe efikasitetin e thithjes së pajisjes.
2. Shtresa shumëzuese AlGaAsSb: Shtresa shumëzuese AlGaAsSb është superiore ndaj shtresës tradicionale shumëzuese InP dhe InAlAs në performancë. Kjo reflektohet kryesisht në fitim të lartë në temperaturë ambienti, gjerësi të lartë të brezit dhe zhurmë të tepërt ultra të ulët.
Me tregues të shkëlqyer të performancës
E rejaFotodetektor APD(detektor fotodiode për ortekët) gjithashtu ofron përmirësime të rëndësishme në metrikat e performancës:
1. Fitim ultra i lartë: Fitimi ultra i lartë prej 278 u arrit në temperaturë ambienti, dhe së fundmi Dr. Jin Xiao përmirësoi optimizimin e strukturës dhe procesin, dhe fitimi maksimal u rrit në M=1212.
2. Zhurmë shumë e ulët: tregon zhurmë të tepërt shumë të ulët (F < 3, fitim M = 70; F<4, fitim M=100).
3. Efikasitet i lartë kuantik: nën fitimin maksimal, efikasiteti kuantik është deri në 5935.3%. Stabilitet i fortë i temperaturës: ndjeshmëria e prishjes në temperaturë të ulët është rreth 11.83 mV/K.
Fig. 1 Zhurma e tepërt e APD-sëpajisje fotodetektorëshkrahasuar me fotodetektorët e tjerë APD
Perspektiva të gjera aplikimi
Ky APD i ri ka implikime të rëndësishme për sistemet liDAR dhe aplikimet e fotoneve:
1. Raport i përmirësuar sinjal-zhurmë: Karakteristikat e fitimit të lartë dhe zhurmës së ulët përmirësojnë ndjeshëm raportin sinjal-zhurmë, i cili është kritik për aplikimet në mjedise me pak fotone, siç është monitorimi i gazrave serrë.
2. Pajtueshmëri e fortë: Fotodetektori i ri APD (fotodetektor ortekësh) është projektuar të jetë i pajtueshëm me platformat aktuale optoelektronike të fosfidit të indiumit (InP), duke siguruar integrim të përsosur me sistemet ekzistuese të komunikimit komercial.
3. Efikasitet i lartë operacional: Mund të funksionojë në mënyrë efikase në temperaturë ambienti pa mekanizma kompleksë ftohjeje, duke thjeshtuar vendosjen në aplikime të ndryshme praktike.
Zhvillimi i këtij fotodetektor të ri SACM APD 1550 nm (fotodetektor orteku) përfaqëson një përparim të madh në këtë fushë. Adreson kufizimet kryesore që lidhen me zhurmën e tepërt dhe produktet e fitimit të bandwidth-it në modelet tradicionale të fotodetektorëve APD (fotodetektor orteku). Ky inovacion pritet të rrisë aftësitë e sistemeve liDAR, veçanërisht në sistemet liDAR pa pilot, si dhe komunikimet në hapësirë të lirë.
Koha e postimit: 13 janar 2025