Kikemikali: muundo wa kimsingi na kanuni ya kufanya kazi ya avalanche Photodetector (Photodetector ya APD) huletwa, mchakato wa mabadiliko ya muundo wa kifaa unachambuliwa, hali ya utafiti wa sasa imefupishwa, na maendeleo ya baadaye ya APD yanasomwa.
1. Utangulizi
Photodetector ni kifaa ambacho hubadilisha ishara nyepesi kuwa ishara za umeme. Katika aPhotodetector ya semiconductor, mchukuaji aliyetokana na picha alifurahishwa na tukio la Photon huingia kwenye mzunguko wa nje chini ya voltage ya upendeleo na hutengeneza picha inayoweza kupimika. Hata kwa mwitikio wa kiwango cha juu, picha ya pini inaweza tu kutoa jozi ya jozi ya shimo la elektroni, ambayo ni kifaa bila faida ya ndani. Kwa mwitikio mkubwa, picha ya avalanche (APD) inaweza kutumika. Athari ya ukuzaji wa APD kwenye upigaji picha ni msingi wa athari ya mgongano wa ionization. Chini ya hali fulani, elektroni zilizoharakishwa na shimo zinaweza kupata nishati ya kutosha kugongana na kimiani ili kutoa jozi mpya ya jozi za shimo la elektroni. Utaratibu huu ni mmenyuko wa mnyororo, ili jozi ya jozi za shimo la elektroni zinazozalishwa na kunyonya mwanga ziweze kutoa idadi kubwa ya jozi za shimo la elektroni na kuunda picha kubwa ya sekondari. Kwa hivyo, APD ina mwitikio mkubwa na faida ya ndani, ambayo inaboresha uwiano wa ishara-kwa-kelele ya kifaa. APD itatumika hasa kwa umbali mrefu au mifumo ndogo ya mawasiliano ya nyuzi za macho na mapungufu mengine kwenye nguvu iliyopokelewa ya macho. Kwa sasa, wataalam wengi wa vifaa vya macho wana matumaini sana juu ya matarajio ya APD, na wanaamini kwamba utafiti wa APD ni muhimu ili kuongeza ushindani wa kimataifa wa nyanja zinazohusiana.
2. Maendeleo ya kiufundi yaPhotodetector ya Avalanche(Photodetector ya APD)
Vifaa vya 2.1
(1)SI Photodetector
Teknolojia ya nyenzo za SI ni teknolojia ya kukomaa ambayo hutumiwa sana katika uwanja wa microelectronics, lakini haifai kwa utayarishaji wa vifaa katika safu ya nguvu ya 1.31mm na 1.55mm ambayo kwa ujumla inakubaliwa katika uwanja wa mawasiliano ya macho.
(2) ge
Ingawa majibu ya kuvutia ya GE APD yanafaa kwa mahitaji ya upotezaji wa chini na utawanyiko mdogo katika maambukizi ya nyuzi za macho, kuna shida kubwa katika mchakato wa maandalizi. Kwa kuongezea, kiwango cha kiwango cha elektroni cha GE na kiwango cha ionization iko karibu na () 1, kwa hivyo ni ngumu kuandaa vifaa vya juu vya utendaji wa APD.
(3) in0.53ga0.47as/inp
Ni njia bora kuchagua IN0.53GA0.47as kama safu ya kunyonya ya APD na INP kama safu ya kuzidisha. Kilele cha kunyonya cha In0.53GA0.47as ni 1.65mm, 1.31mm, 1.55mm wimbi ni karibu mgawo wa juu wa 104cm-1, ambayo ni nyenzo inayopendelea kwa safu ya kunyonya ya upelelezi wa taa kwa sasa.
(4)Photodetector ya Ingaas/InPhotodetector
Kwa kuchagua Ingaasp kama safu ya kunyonya na INP kama safu ya kuzidisha, APD iliyo na wimbi la majibu ya 1-1.4mm, ufanisi mkubwa wa kiwango, faida ya chini ya giza na ya juu inaweza kuwa tayari. Kwa kuchagua vifaa tofauti vya alloy, utendaji bora kwa mawimbi maalum hupatikana.
(5) InGaas/Inalas
IN0.52AL0.48AS nyenzo ina pengo la bendi (1.47ev) na haiingii katika safu ya wimbi la 1.55mm. Kuna ushahidi kwamba safu nyembamba ya in0.52al0.48as epitaxial inaweza kupata sifa bora kuliko INP kama safu ya kuzidisha chini ya hali ya sindano safi ya elektroni.
(6)InGaAs/InGaAs (P) /InAlAs and InGaAs/In (Al) GaAs/InAlAs
Kiwango cha athari ya ionization ya vifaa ni jambo muhimu linaloathiri utendaji wa APD. Matokeo yanaonyesha kuwa kiwango cha ionization ya safu ya kuzidisha inaweza kuboreshwa kwa kuanzisha INGAAS (P) /Inalas na katika (Al) GAAS /Inalas Superlattice miundo. Kwa kutumia muundo wa juu zaidi, uhandisi wa bendi unaweza kudhibiti kisanii kutoridhika kwa makali ya bendi kati ya bendi ya uzalishaji na maadili ya bendi ya valence, na kuhakikisha kuwa kutoridhika kwa bendi ya conduction ni kubwa zaidi kuliko kutoridhika kwa bendi ya Valence (ΔEC >> ΔEV). Ikilinganishwa na vifaa vya wingi wa INGAAS, kiwango cha INGAAS/Inalas kiwango cha ionization ya elektroni (A) huongezeka sana, na elektroni na shimo hupata nishati ya ziada. Kwa sababu ya ΔEC >> ΔEV, inaweza kutarajiwa kuwa nishati inayopatikana na elektroni huongeza kiwango cha ionization ya elektroni zaidi ya mchango wa nishati ya shimo kwa kiwango cha ionization (b). Kiwango (k) cha kiwango cha ionization ya elektroni kwa kiwango cha ionization ya shimo huongezeka. Kwa hivyo, bidhaa ya juu-bandwidth (GBW) na utendaji wa chini wa kelele inaweza kupatikana kwa kutumia miundo ya juu. Walakini, hii INGAAS/Inalas Quantum vizuri muundo wa APD, ambayo inaweza kuongeza thamani ya K, ni ngumu kutumika kwa wapokeaji wa macho. Hii ni kwa sababu sababu ya kuzidisha ambayo inaathiri mwitikio mkubwa ni mdogo na wakati wa giza, sio kelele ya kuzidisha. Katika muundo huu, wakati wa giza husababishwa sana na athari ya kueneza safu ya kisima cha INGAAS na pengo nyembamba la bendi, kwa hivyo kuanzishwa kwa aloi ya bendi pana, kama vile InGaasp au Inalgaas, badala ya Ingaas kama safu ya kisima cha muundo wa kisima inaweza kukandamiza giza la sasa.
Wakati wa chapisho: Novemba-13-2023