Muhtasari: Muundo wa kimsingi na kanuni ya kufanya kazi ya kigundua picha cha theluji (Kitambuzi cha picha cha APD) zinaletwa, mchakato wa mageuzi wa muundo wa kifaa unachanganuliwa, hali ya sasa ya utafiti inafupishwa, na maendeleo ya baadaye ya APD yanachunguzwa inavyotarajiwa.
1. Utangulizi
Photodetector ni kifaa ambacho hubadilisha ishara za mwanga katika ishara za umeme. Katika asemiconductor photodetector, mtoa huduma anayetokana na picha aliyefurahishwa na fotoni ya tukio huingia kwenye saketi ya nje chini ya voltage ya upendeleo inayotumika na kuunda mkondo wa picha unaopimika. Hata kwa kiwango cha juu cha mwitikio, fotodiode ya PIN inaweza tu kutoa jozi za shimo la elektroni, ambayo ni kifaa kisicho na faida ya ndani. Kwa mwitikio mkubwa zaidi, picha ya avalanche (APD) inaweza kutumika. Athari ya ukuzaji wa APD kwenye photocurrent inategemea athari ya mgongano wa ioni. Chini ya hali fulani, elektroni na mashimo yaliyoharakishwa yanaweza kupata nishati ya kutosha kugongana na kimiani ili kutoa jozi mpya ya mashimo ya elektroni. Utaratibu huu ni mmenyuko wa mnyororo, ili jozi ya jozi ya shimo la elektroni inayotokana na kunyonya mwanga inaweza kuzalisha idadi kubwa ya jozi za shimo la elektroni na kuunda photocurrent kubwa ya sekondari. Kwa hiyo, APD ina mwitikio wa juu na faida ya ndani, ambayo inaboresha uwiano wa signal-to-kelele wa kifaa. APD itatumika hasa katika mifumo ya mawasiliano ya umbali mrefu au ndogo zaidi ya nyuzinyuzi za macho zenye vikwazo vingine kwenye nishati ya macho iliyopokewa. Kwa sasa, wataalamu wengi wa vifaa vya macho wana matumaini makubwa kuhusu matarajio ya APD, na wanaamini kwamba utafiti wa APD ni muhimu ili kuongeza ushindani wa kimataifa wa nyanja zinazohusiana.
2. Maendeleo ya kiufundi yakigundua picha cha theluji(Kitambuzi cha picha cha APD)
2.1 Nyenzo
(1)Ni detector ya picha
Teknolojia ya Si ni teknolojia iliyokomaa ambayo hutumiwa sana katika nyanja ya elektroniki ndogo, lakini haifai kwa utayarishaji wa vifaa katika safu ya urefu wa 1.31mm na 1.55mm ambayo inakubaliwa kwa ujumla katika uwanja wa mawasiliano ya macho.
(2) Ge
Ingawa mwitikio wa spectral wa Ge APD unafaa kwa mahitaji ya upotevu mdogo na mtawanyiko mdogo katika upitishaji wa nyuzi za macho, kuna matatizo makubwa katika mchakato wa utayarishaji. Kwa kuongeza, uwiano wa kiwango cha ionization ya elektroni ya Ge na shimo ni karibu na () 1, hivyo ni vigumu kuandaa vifaa vya juu vya utendaji vya APD.
(3)In0.53Ga0.47As/InP
Ni mbinu bora ya kuchagua In0.53Ga0.47As kama safu ya ufyonzaji mwanga ya APD na InP kama safu ya kizidishi. Kilele cha ufyonzwaji wa nyenzo za In0.53Ga0.47As ni 1.65mm, 1.31mm,1.55mm urefu wa mawimbi ni takriban mgawo wa juu wa 104cm-1, ambayo ndiyo nyenzo inayopendelewa kwa safu ya ufyonzwaji wa mwanga kwa sasa.
(4)Kitambuzi cha picha cha InGaAs/Katikakigundua picha
Kwa kuchagua InGaAsP kama safu ya kunyonya nuru na InP kama safu ya kuzidisha, APD yenye urefu wa mwitikio wa 1-1.4mm, ufanisi wa juu wa quantum, mkondo wa giza wa chini na faida kubwa ya banguko inaweza kutayarishwa. Kwa kuchagua vipengele tofauti vya alloy, utendaji bora kwa urefu maalum wa wavelengths unapatikana.
(5)InGaAs/InAlAs
In0.52Al0.48As nyenzo ina pengo la bendi (1.47eV) na hainyonyi kwenye safu ya urefu wa 1.55mm. Kuna ushahidi kwamba safu nyembamba ya In0.52Al0.48As epitaxial inaweza kupata sifa bora za faida kuliko InP kama safu ya vizidishi chini ya hali ya sindano safi ya elektroni.
(6)InGaAs/InGaAs (P) /InAlAs na InGaAs/In (Al) GaAs/InAlAs
Kiwango cha ionization ya athari ya nyenzo ni jambo muhimu linaloathiri utendaji wa APD. Matokeo yanaonyesha kuwa kiwango cha ioni cha mgongano cha safu ya vizidishi kinaweza kuboreshwa kwa kuanzisha miundo ya InGaAs (P) /InAlAs na In (Al) GaAs/InAlAs. Kwa kutumia muundo wa superlattice, uhandisi wa bendi unaweza kudhibiti kwa njia bandia kutoendelea kwa ukingo wa bendi linganifu kati ya bendi ya upitishaji na maadili ya bendi ya valence, na kuhakikisha kuwa kutoendelea kwa bendi ya upitishaji ni kubwa zaidi kuliko kutoendelea kwa bendi ya valence (ΔEc>>ΔEv). Ikilinganishwa na nyenzo nyingi za InGaAs, InGaAs/InAlAs kiwango cha ioni ya elektroni ya quantum (a) huongezeka kwa kiasi kikubwa, na elektroni na mashimo hupata nishati ya ziada. Kutokana na ΔEc>>ΔEv, inaweza kutarajiwa kwamba nishati inayopatikana na elektroni huongeza kiwango cha ioni ya elektroni zaidi ya mchango wa nishati ya shimo kwa kiwango cha ionization ya shimo (b). Uwiano (k) wa kiwango cha ionization ya elektroni kwa kiwango cha ioni cha shimo huongezeka. Kwa hivyo, bidhaa ya faida ya juu (GBW) na utendaji wa chini wa kelele zinaweza kupatikana kwa kutumia miundo ya superlattice. Hata hivyo, muundo huu wa kisima cha InGaAs/InAlAs APD, ambao unaweza kuongeza thamani ya k, ni vigumu kutumika kwa vipokezi vya macho. Hii ni kwa sababu kipengele cha kuzidisha kinachoathiri kiwango cha juu cha mwitikio kinadhibitiwa na mkondo wa giza, si kelele ya vizidishi. Katika muundo huu, mkondo wa giza unasababishwa zaidi na athari ya kuchuja ya safu ya kisima cha InGaAs na pengo nyembamba ya bendi, kwa hivyo kuanzishwa kwa aloi ya quaternary ya pengo pana, kama vile InGaAsP au InAlGaAs, badala ya InGaAs kama safu ya kisima. muundo wa kisima cha quantum unaweza kukandamiza mkondo wa giza.
Muda wa kutuma: Nov-13-2023