Аннотация: Основная структура и принцип работы лавинского фотоприемника (APD фотоприемник) введены, анализируется процесс эволюции структуры устройства, обобщены текущее состояние исследования, и будущее развитие APD изучается проспективно.
1. Введение
Фотографист - это устройство, которое преобразует световые сигналы в электрические сигналы. ВПолупроводник фотоприемник, сгенерированный фотоподавателем, возбужденным падающим фотоном, входит в внешнюю цепь под приложенным напряжением смещения и образует измеримый фототорий. Даже при максимальной отзывчивости фотодиод PIN может создавать только пару электрон-дырочных пар, а это устройство без внутреннего усиления. Для большей отзывчивости можно использовать лавинный фотодиод (APD). Эффект амплификации APD на фототока основан на эффекте столкновения ионизации. При определенных условиях ускоренные электроны и отверстия могут получить достаточно энергии, чтобы столкнуться со решеткой, чтобы получить новую пару пар электронных отверстий. Этот процесс представляет собой цепную реакцию, так что пара пар, генерируемые поглощением света, может привести к большому количеству пар электронных отверстий и образовывать большой вторичный фототорий. Следовательно, APD имеет высокую отзывчивость и внутреннее усиление, что улучшает отношение сигнал / шум устройства. APD в основном будет использоваться в системах на большие дистанции или меньших оптических волоконных систем с другими ограничениями на полученную оптическую мощность. В настоящее время многие эксперты по оптическим устройствам очень оптимистичны в отношении перспектив APD и считают, что исследования APD необходимы для повышения международной конкурентоспособности соответствующих областей.
2. Техническое развитиеЛавинный фотоприемник(APD фотоприемник)
2.1 Материалы
(1)SI Фотографист
Технология материала SI - это зрелая технология, которая широко используется в области микроэлектроники, но она не подходит для приготовления устройств в диапазоне длины волн 1,31 мм и 1,55 мм, которые обычно принимаются в области оптической связи.
(2) GE
Хотя спектральный отклик GE APD подходит для требований низких потерь и низкой дисперсии при передаче оптического волокна, в процессе подготовки возникают большие трудности. Кроме того, соотношение скорости ионизации электронов и отверстий GE близка к () 1, поэтому трудно подготовить высокопроизводительные устройства APD.
(3) IN0.53GA0.47AS/INP
Это эффективный метод для выбора in0.53ga0.47as в качестве слоя поглощения света APD и INP в качестве слоя мультипликатора. Пик поглощения материала IN0,53GA0,47AS составляет 1,65 мм, 1,31 мм, 1,55 мм длины волны составляет около 104 см 1 высокого коэффициента поглощения, который в настоящее время является предпочтительным материалом для поглощающего слоя детектора света.
(4)ИНГААС ФОТОДЕЙТОР/Вфотоприемник
Выбирая IngaAsp в качестве светопоглощающего слоя и INP в качестве слоя множителя, APD с длиной волны отклика 1-1,4 мм, высокая квантовая эффективность, низкий темный ток и высокое усиление лавины. Выбирая различные компоненты сплава, достигается наилучшая производительность для определенных длин волн.
(5) Ingaas/inalas
IN0.52AL0.48AS Материал имеет запрещенную зону (1.47EV) и не поглощается в диапазоне длины волны 1,55 мм. Существуют доказательства того, что тонкий эпитаксиальный слой in0.52Al0.48s может получить более высокие характеристики усиления, чем INP в качестве мультипликационного слоя при условии чистого впрыска электрона.
(6) ingaas/ingaas (p)/inalas и ingaas/in (al) gaas/inalas
Уровень ионизации материалов является важным фактором, влияющим на производительность APD. Результаты показывают, что скорость ионизации столкновения слоя множителя может быть улучшена путем введения Ingaas (p) /inalas и в (Al) структурах суперреатиков GaAs /Inalas. Используя структуру суперреатиков, диапазона инженерной инженерии может искусственно контролировать асимметричный разрыв края полосы между полосой проводимости и значения валентной полосы и гарантировать, что разрыв в диапазоне проводимости намного больше, чем разрыв валентной полосы (ΔEC >> ΔEV). По сравнению с объемными материалами Ingaas, скорость электронов и квантовой скважины inalas Quantum Well (A) значительно увеличивается, а электроны и отверстия получают дополнительную энергию. Из -за ΔEC >> ΔEV можно ожидать, что энергия, полученная электронами Соотношение (k) скорости ионизации электронной ионизации к скорости ионизации отверстий увеличивается. Следовательно, продукт с высокой пропускной способностью (GBW) и низкий уровень шума могут быть получены путем применения структур сверхрешины. Тем не менее, эта APD квантовой скважины Ingaas/Inalas, которая может увеличить значение k, трудно применить к оптическим приемникам. Это связано с тем, что коэффициент множителя, который влияет на максимальную отзывчивость, ограничен темным током, а не шумом множителя. В этой структуре темный ток в основном вызван туннелирующим эффектом слоя Well Ingaas с узкой полосой, поэтому введение широкополосного кватернарного сплава, такого как IngaAsp или Inalgaas, вместо Ingaas, как слой скважины квантовой скважины, может подавить темный ток.
Время сообщения: 13-2023 ноября