Abstrakt: Güýç fotodetektorynyň esasy gurluşy we iş prinsipi (APD fotodetektor) girizilýär, enjamyň gurluşynyň ewolýusiýa prosesi seljerilýär, häzirki gözleg ýagdaýy jemlenýär we APD-iň geljekdäki ösüşi öwrenilýär.
1. Giriş
Fotodetektor, ýagty signallary elektrik signallaryna öwürýän enjamdyr. Aýarymgeçiriji fotodetektor, hadysadan tolgundyrylan fotosurat göteriji, ulanylýan ikitaraplaýyn naprýa .eniýe bilen daşarky zynjyra girýär we ölçenip bolýan fotokurrenti emele getirýär. Iň ýokary seslenme ýagdaýynda-da, PIN fotodiod, köplenç içerki gazançsyz enjam bolan elektron deşik jübütlerini öndürip biler. Has täsirli bolmak üçin göç fotodiody (APD) ulanylyp bilner. APD-iň fotokurrente güýçlendiriji täsiri ionlaşma çaknyşma täsirine esaslanýar. Käbir şertlerde çaltlaşdyrylan elektronlar we deşikler täze jübüt elektron deşik jübütleri öndürmek üçin panjara bilen çaknyşmak üçin ýeterlik energiýa alyp biler. Bu proses zynjyryň reaksiýasy bolup, ýagtylygyň siňdirilmegi netijesinde emele gelen elektron deşik jübütleri köp sanly elektron deşik jübütlerini öndürip biler we uly ikinji fotokurrent emele getirip biler. Şol sebäpli, APD enjamyň signal-ses sesini gowulandyrýan ýokary duýgurlyga we içerki girdejä eýe. APD esasan uzak aralyga ýa-da alnan optiki süýüm aragatnaşygy ulgamlarynda alnan optiki güýjüň beýleki çäklendirmeleri bilen ulanylar. Häzirki wagtda köp optiki enjam hünärmenleri APD-iň geljegine gaty optimistik garaýarlar we APD-iň gözlegleri degişli ugurlaryň halkara bäsdeşlik ukybyny ýokarlandyrmak üçin zerur diýip hasaplaýarlar.
2. Tehniki ösüşgöç fotodetektor(APD fotodetektor)
2.1 Materiallar
(1)Si fotodetektor
Si material tehnologiýasy mikroelektronika pudagynda giňden ulanylýan kämillik tehnologiýasydyr, ýöne optiki aragatnaşyk pudagynda umuman kabul edilýän tolkun uzynlygy 1,31mm we 1.55mm aralykda enjamlary taýýarlamak üçin amatly däl.
(2) Ge
Ge APD-iň spektral jogaby optiki süýüm geçirişinde pes ýitginiň we pes dispersiýanyň talaplaryna laýyk gelse-de, taýýarlyk işinde uly kynçylyklar bar. Mundan başga-da, Ge-iň elektron we deşik ionlaşdyrma derejesi () 1-e ýakyn, şonuň üçin ýokary öndürijilikli APD enjamlaryny taýýarlamak kyn.
(3) In0.53Ga0.47As / InP
In0.53Ga0.47A-lary APD-iň ýagtylyk siňdiriş gatlagy we InP-ni köpeldiji gatlak hökmünde saýlamagyň täsirli usulydyr. In0.53Ga0.47As materialyň siňdiriş derejesi 1,65mm, 1,31mm, tolkun uzynlygy 1,5cm-1 ýokary siňdiriş koeffisiýenti, häzirki wagtda ýagtylyk detektorynyň siňdiriş gatlagy üçin ileri tutulýan materialdyr.
(4)InGaAs fotodetektor/ Içindefotodetektor
InGaAsP-ni ýagtylygy siňdiriji gatlak we InP-ni köpeldiji gatlak hökmünde saýlamak bilen, jogap tolkun uzynlygy 1-1,4 mm bolan APD, ýokary kwant netijeliligi, pes garaňky tok we güýçli gar ýagmagy taýýarlanyp bilner. Dürli garyndy komponentlerini saýlamak bilen, belli bir tolkun uzynlygy üçin iň oňat öndürijilik gazanylýar.
(5) InGaAs / InAlAs
In0.52Al0.48As materialda zolak boşlugy bar (1.47eV) we tolkun uzynlygy 1,55mm aralygynda sorulmaýar. Inçe In0.52Al0.48A epitaksial gatlagyň arassa elektron sanjym şertinde köpeldiji gatlak hökmünde InP-den has gowy gazanç aýratynlyklaryny alyp biljekdiginiň subutnamasy bar.
(6) InGaAs / InGaAs (P) / InAlAs we InGaAs / In (Al) GaAs / InAlAs
Materiallaryň ionlaşma derejesi APD-iň işleýşine täsir edýän möhüm faktor. Netijeler, köpeldiji gatlagyň çaknyşma ionlaşma tizliginiň InGaAs (P) / InAlAs we In (Al) GaAs / InAlAs superlattice gurluşlaryny girizmek arkaly gowulaşyp biljekdigini görkezýär. Ajaýyp gurluşdan peýdalanyp, zolak in engineeringenerligi, geçiriji zolak bilen walent zolagynyň bahalarynyň arasyndaky asimmetrik zolak gyrasynyň kesilmegini emeli usulda dolandyryp biler we geçiriji zolagyň kesilmeginiň walent zolagynyň kesilmeginden has ulydygyny üpjün edip biler (ΔEc >> ΔEv). InGaAs köp sanly materiallar bilen deňeşdirilende, InGaAs / InAlAs kwant guýusy elektron ionlaşdyrma derejesi (a) ep-esli ýokarlanýar we elektronlar we deşikler goşmaça energiýa gazanýarlar. ΔEc >> ΔEv sebäpli, elektronlaryň gazanan energiýasynyň elektron ionlaşma tizligini deşik energiýasynyň deşik ionlaşma tizligine (b) goşýan goşandyndan has köp ýokarlandyrmagyna garaşyp bolar. Elektron ionlaşdyrma tizliginiň deşik ionlaşma derejesine bolan gatnaşygy ýokarlanýar. Şonuň üçin ýokary girdejili geçirijilik önümi (GBW) we pes ses öndürijiligi ajaýyp gurluşlary ulanyp bolýar. Şeýle-de bolsa, k bahasyny ýokarlandyryp bilýän bu InGaAs / InAlAs kwant guýusy gurluşy, optiki kabul edijilere ulanmak kyn. Sebäbi iň ýokary duýgurlyga täsir edýän köpeldiji faktor, köpeldiji ses däl-de, garaňky tok bilen çäklenýär. Bu gurluşda garaňky tok esasan InGaAs guýy gatlagynyň dar zolakly boşlugy bilen tunnelleşmegi netijesinde ýüze çykýar, şonuň üçin InGaAs däl-de InGaAsP ýa-da InAlGaAs ýaly giň zolakly boşluk dörtburç ergininiň girizilmegi. kwant guýusynyň gurluşy garaňky toky basyp biler.
Iş wagty: Noýabr-13-2023