Principleörelge we häzirki ýagdaýgöç fotodetektor (APD fotodetektor) Ikinji bölüm
2.2 APD çip gurluşy
Möhüm çip gurluşy ýokary öndürijilikli enjamlaryň esasy kepilligi.APD-iň gurluş dizaýny, esasan, RC wagtynyň hemişelikligini, birleşýän ýerinde deşik tutmagy, könelişen sebitiň üsti bilen daşaýjynyň geçiş wagtyny we ş.m.Gurluşynyň ösüşi aşakda jemlenendir:
(1) Esasy gurluş
Iň ýönekeý APD gurluşy, PIN fotodiodyna esaslanýar, P sebiti we N sebiti gaty dopirlenýär we goňşy P sebitinde ýa-da N sebitinde ikinji derejeli elektron we deşik döretmek üçin N görnüşli ýa-da P görnüşli goşa garşylykly sebit girizilýär. jübütler, esasy fotokurrentiň güýçlendirilmegini amala aşyrmak üçin.InP seriýaly materiallar üçin, deşik täsiriniň ionlaşma koeffisiýenti elektron täsir ionlaşma koeffisiýentinden has uly bolany üçin, N görnüşli dopingiň girdeji sebiti adatça P sebitinde ýerleşýär.Iň oňat ýagdaýda girdeji sebitine diňe deşikler sanjylýar, şonuň üçin bu gurluşa deşik sanjylýan gurluş diýilýär.
(2) Absorbsiýa we girdeji tapawutlanýar
InP-iň giň zolakly boşluk aýratynlyklary sebäpli (InP 1,35eV we InGaAs 0,75eV), InP adatça girdeji zolagy materialy we InGaAs siňdiriş zonasynyň materialy hökmünde ulanylýar.
(3) Siňdiriş, gradient we girdeji (SAGM) gurluşlary degişlilikde teklip edilýär
Häzirki wagtda täjirçilik APD enjamlarynyň köpüsi InP / InGaAs materialyny, InGaA-lary siňdiriş gatlagy hökmünde ulanýarlar, ýokary elektrik meýdanyndaky InP (> 5x105V / sm) bökdençsiz girdeji zonasy hökmünde ulanylyp bilner.Bu material üçin bu APD-iň dizaýny, göçme prosesi N görnüşli InP-de deşikleriň çakyşmagy netijesinde emele gelýär.InP bilen InGaA-laryň arasyndaky zolakdaky boşlugyň uly tapawudyny göz öňünde tutup, walent zolagynda takmynan 0,4eV energiýa derejesiniň tapawudy, InGaAs sorujy gatlagynda emele gelen deşikleri InP köpeldiji gatlagyna ýetmezden ozal kesişýän gyrada päsgelçilik döredýär we tizlik ep-esli bolýar. azaldy, netijede bu APD-iň uzak jogap wagty we dar zolagy.Bu meseläni iki materialyň arasynda InGaAsP geçiş gatlagyny goşmak arkaly çözüp bolar.
(4) Siňdiriş, gradient, zarýad we girdeji (SAGCM) gurluşlary degişlilikde teklip edilýär
Siňdiriş gatlagynyň we girdeji gatlagynyň elektrik meýdany paýlanyşyny hasam sazlamak üçin zarýad gatlagy enjam dizaýnyna girizilýär, bu enjamyň tizligini we duýgurlygyny ep-esli ýokarlandyrýar.
(5) Rezonator güýçlendirilen (RCE) SAGCM gurluşy
Adaty detektorlaryň ýokardaky optimal dizaýnynda, siňdiriş gatlagynyň galyňlygynyň enjamyň tizligi we kwant netijeliligi üçin gapma-garşylykly faktordygyna göz ýetirmeli.Siňdiriji gatlagyň inçe galyňlygy daşaýjynyň üstaşyr wagtyny azaldyp biler, şonuň üçin uly geçirijilik giňligini alyp bolar.Şeýle-de bolsa, şol bir wagtyň özünde has ýokary kwant netijeliligini almak üçin siňdiriş gatlagynyň ýeterlik galyňlygy bolmaly.Bu meseläniň çözgüdi rezonans boşlugy (RCE) gurluşy bolup biler, ýagny paýlanan Bragg Reflektor (DBR) enjamyň düýbünde we ýokarsynda dizaýn edilendir.DBR aýnasy pes refraktiw görkeziji we gurluşda ýokary refraktiw görkeziji bolan iki görnüşli materialdan durýar we ikisi gezekleşýär we her gatyň galyňlygy ýarymgeçirijide ýagtylygyň tolkun uzynlygynyň 1/4 bölegine laýyk gelýär.Detektoryň rezonator gurluşy tizlik talaplaryna laýyk bolup biler, siňdiriş gatlagynyň galyňlygy gaty inçe bolup biler we birnäçe oýlanyşykdan soň elektronyň kwant netijeliligi ýokarlanýar.
(6) Gyrasy birleşdirilen tolkun gorag gurluşy (WG-APD)
Siňdiriş gatlagynyň galyňlygynyň enjamyň tizligine we kwant netijeliligine dürli täsirleriniň gapma-garşylygyny çözmek üçin başga bir çözgüt, gyrada birleşdirilen tolkun gorag gurluşyny girizmekdir.Bu gurluş gapdaldan ýagtylyga girýär, sebäbi siňdiriş gatlagy gaty uzyn, ýokary kwant netijeliligini almak aňsat we şol bir wagtyň özünde, sorujy gatlak gaty inçe bolup, daşaýjynyň üstaşyr wagtyny azaldar.Şonuň üçin bu gurluş, geçirijilik giňligine we siňdiriş gatlagynyň galyňlygyna dürli garaşlylygy çözýär we ýokary tizlik we ýokary kwant netijeliligi APD-e ýetmegine garaşylýar.WG-APD prosesi, DBR aýnasynyň çylşyrymly taýýarlyk işini ýok edýän RCE APD-den has ýönekeý.Şonuň üçin amaly ugurda has mümkin we umumy uçar optiki birikmesi üçin amatly.
3. Netije
Güýçüň ösüşifotodetektormateriallar we enjamlar gözden geçirilýär.InP materiallarynyň elektron we deşikleriň çaknyşmagy ionlaşma derejesi InAlAs-a ýakyn, bu iki daşaýjy simbonyň goşa işlemegine sebäp bolýar, bu bolsa göçüň gurluşygyny has uzynlaşdyrýar we ses köpelýär.Arassa InAlAs materiallary bilen deňeşdirilende, InGaAs (P) / InAlAs we In (Al) GaAs / InAlAs kwant guýy gurluşlarynda çaknyşma ionlaşma koeffisiýentleriniň gatnaşygy artýar, şonuň üçin ses öndürijiligi ep-esli üýtgedilip bilner.Gurluş nukdaýnazaryndan, siňdiriş gatlagynyň galyňlygynyň enjamyň tizligine we kwant netijeliligine dürli täsirleriniň gapma-garşylyklaryny çözmek üçin rezonator güýçlendirilen (RCE) SAGCM gurluşy we gyrasy birleşdirilen tolkun gorag gurluşy (WG-APD) işlenip düzülýär.Amalyň çylşyrymlylygy sebäpli bu iki gurluşyň doly amaly ulanylyşy hasam öwrenilmeli.
Iş wagty: Noýabr-14-2023