Përparimet e fundit në fotodetektorët e Avalancës me Ndjeshmëri të Lartë

Përparimet e fundit nëPhotodetectors të ndjeshmërisë së lartë të ortekut

Temperatura e dhomës Ndjeshmëria e lartë 1550 nmdetektor fotodiode orteku

Në brezin e afërt infra të kuqe (SWIR), diodat e ortekut me shpejtësi të lartë të ndjeshmërisë së lartë përdoren gjerësisht në komunikimin optoelektronik dhe aplikimet e LiDAR. Sidoqoftë, fotodioda aktuale e avalancës me infra të kuqe të afërt (APD) e mbizotëruar nga dioda e prishjes së avalancës së arsenikut indium galium (Ingaas APD) ka qenë gjithmonë i kufizuar nga zhurma e jonizimit të përplasjes së rastësishme të materialeve tradicionale të rajonit të shumëzuesit, fosfidi indium (INP) dhe arseni i aluminit indium ( Inalas), duke rezultuar në një ulje të ndjeshme të ndjeshmërisë së pajisjes. Me kalimin e viteve, shumë studiues po kërkojnë në mënyrë aktive materiale të reja gjysmëpërçuese që janë në përputhje me proceset e platformës INGAAS dhe INP optoelektronike dhe kanë performancë të zhurmës jonizuese me ndikim ultra të ulët të ngjashëm me materialet me shumicë silikoni.

Detektori i fotodiodës inovative 1550 nm Avalanche ndihmon në zhvillimin e sistemeve LIDAR

Një ekip studiuesish në Mbretërinë e Bashkuar dhe Shtetet e Bashkuara për herë të parë kanë zhvilluar me sukses një ndjeshmëri të re ultra të lartë 1550 nm fotodetektor APD (fotodetektor orteku), një përparim që premton të përmirësojë shumë performancën e sistemeve Lidar dhe aplikacioneve të tjera optoelektronike.

Materialet e reja ofrojnë avantazhe kryesore

Pika kryesore e këtij studimi është përdorimi inovativ i materialeve. Studiuesit zgjodhën GaassB si shtresën e përthithjes dhe AlgaassB si shtresa shumëzuesi. Ky dizajn ndryshon nga InGAAs/INP tradicionale dhe sjell përparësi të konsiderueshme:

1.GAASSB Shtresa e Absorbimit: GaassB ka një koeficient të ngjashëm të thithjes me INGAAS, dhe kalimi nga shtresa e thithjes GaassB në AlgaassB (shtresa e shumëzuesit) është më e lehtë, duke zvogëluar efektin kurth dhe duke përmirësuar shpejtësinë dhe efikasitetin e thithjes së pajisjes.

2.AlgaassB Shtresa e shumëzuesit: Shtresa e shumëzuesit algaassB është superiore ndaj shtresës tradicionale të shumëzimit të INP dhe inalas në performancë. Ajo reflektohet kryesisht në përfitime të larta në temperaturën e dhomës, gjerësinë e brezit të lartë dhe zhurmën e tepërt ultra të ulët.

Me tregues të shkëlqyeshëm të performancës

E rejaFotodetektor APD(Detektori i Photodiode Avalanche) gjithashtu ofron përmirësime të konsiderueshme në metrikat e performancës:

1. Fitimi ultra i lartë: Fitimi ultra i lartë prej 278 u arrit në temperaturën e dhomës, dhe së fundmi Dr. Jin Xiao përmirësoi optimizimin dhe procesin e strukturës, dhe fitimi maksimal u rrit në M = 1212.

2. Zhurmë shumë e ulët: tregon zhurmë shumë të ulët të tepërt (F <3, fitoni m = 70; f <4, fitoni m = 100).

3. Efikasiteti i lartë kuantik: Nën fitimin maksimal, efikasiteti kuantik është aq i lartë sa 5935.3%. Stabiliteti i fortë i temperaturës: Ndjeshmëria e prishjes në temperaturë të ulët është rreth 11.83 mV/k.

Fig 1 Zhurma e tepërt e APDPajisjet fotodetektorëkrahasuar me fotodetektorin tjetër APD

Perspektivë të gjerë të aplikimit

Ky APD i ri ka implikime të rëndësishme për sistemet LIDAR dhe aplikimet e fotoneve:

1. Raporti i përmirësuar sinjal-zhurmë: Fitimi i lartë dhe karakteristikat e ulëta të zhurmës përmirësojnë ndjeshëm raportin sinjal-zhurmë, i cili është thelbësor për aplikimet në mjediset e varfëra me foton, siç është monitorimi i gazit serë.

2. Përputhshmëria e fortë: Fotodetektori i ri APD (fotodetektori i ortekut) është krijuar për të qenë në përputhje me platformat optoelektronike aktuale të fosfidit indium (INP), duke siguruar integrimin pa probleme me sistemet ekzistuese të komunikimit tregtar.

3. Efikasitet i lartë operacional: Mund të funksionojë në mënyrë efikase në temperaturën e dhomës pa mekanizma komplekse ftohjeje, duke thjeshtuar vendosjen në aplikime të ndryshme praktike.

Zhvillimi i këtij fotodetektori të ri 1550 nm SACM APD (Photodetector Avalanche) paraqet një përparim të madh në këtë fushë, adreson kufizimet kryesore që lidhen me zhurmën e tepërt dhe fitimin e produkteve të brezit në modelet tradicionale të fotodetektorit APD (Avalanche Photodetector). Kjo risi pritet të rritë aftësitë e sistemeve Lidar, veçanërisht në sistemet e Lidar pa pilot, si dhe komunikimet në hapësirë ​​të lirë.