Принцип и нынешняя ситуацияЛавинный фотоприемник (APD фотоприемник) Часть вторая
2.2 Структура чипа APD
Разумная структура чипов является основной гарантией высокопроизводительных устройств. Структурная конструкция APD в основном учитывает постоянную времени RC, захват отверстий при гетеропереходе, время транзита переноса через область истощения и так далее. Разработка его структуры суммирована ниже:
(1) Основная структура
Самая простая структура APD основана на фотодиоде PIN, область P и N область N в значительной степени легирована, а в соседней области P-области N-типа или N-типа вводится вторичные электроны и пары отверстий, чтобы реализовать усиление первичного фотокриента. Для материалов серии INP, поскольку коэффициент ионизации удара, превышающий коэффициент ионизации электрона, область усиления легирования N-типа обычно помещается в область P. В идеальной ситуации только отверстия впрыскивают в область усиления, поэтому эта структура называется структурой, впрыскиваемой в отверстие.
(2) Поглощение и усиление различено
Из -за широких характеристик пробела в полосе INP (INP составляет 1,35EV, а IngaAs - 0,75EV), INP обычно используется в качестве материала зоны усиления и IngaAS в качестве материала зоны поглощения.
(3) Структуры поглощения, градиента и усиления (SAGM) предлагаются соответственно
В настоящее время большинство коммерческих устройств APD используют материал Inp/Ingaas, Ingaas в качестве слоя поглощения, INP под высоким электрическим полем (> 5x105 В/см) без разбивки, может использоваться в качестве материала зоны усиления. Для этого материала конструкция этого APD заключается в том, что лавинный процесс образуется в INP N-типа при столкновении отверстий. Учитывая большую разницу в зоне полосы между INP и IngaAS, разница уровней энергии составляет около 0,4EV в валентной полосе, заставляет отверстия, генерируемые в слое поглощения Ingaas, заполненным гетеропереходом, прежде чем достичь множества INP -слоя, и скорость значительно снижается, что приводит к долгом времени и узкой полосой полосы этого APD. Эта проблема может быть решена путем добавления переходного уровня IngaAsp между двумя материалами.
(4) Структуры поглощения, градиента, заряда и усиления (SAGCM) предлагаются соответственно
Чтобы дополнительно отрегулировать распределение электрического поля уровня поглощения и слоя усиления, в конструкцию устройства вводится слой заряда, что значительно улучшает скорость и отзывчивость устройства.
(5) Структура SAGCM резонатора (RCE)
В вышеупомянутом оптимальном дизайне традиционных детекторов мы должны столкнуться с тем фактом, что толщина поглощающего слоя является противоречивым фактором для скорости устройства и квантовой эффективности. Тонкая толщина поглощающего слоя может уменьшить время транзита носителя, поэтому можно получить большую полосу пропускания. Однако в то же время, чтобы получить более высокую квантовую эффективность, слой поглощения должен иметь достаточную толщину. Решением этой проблемы может быть структура резонансной полости (RCE), то есть распределенный Bragg Offeructor (DBR) разработан внизу и верхней части устройства. Зеркало DBR состоит из двух видов материалов с низким показателем преломления и высоким показателем преломления в структуре, и они растут попеременно, и толщина каждого слоя соответствует длине волны падающего света 1/4 в полупроводнике. Резонаторная структура детектора может соответствовать требованиям к скорости, толщина слоя поглощения может быть сделана очень тонкой, а квантовая эффективность электрона увеличивается после нескольких отражений.
(6) Структура волноводов с краем (WG-APD)
Другим решением для решения противоречия различных эффектов толщины поглощающего слоя на скорость устройства и квантовую эффективность, является введение волноворочной структуры, связанной с краем. Эта структура попадает в свет со стороны, поскольку слой поглощения очень длинный, его легко получить высокую квантовую эффективность, и в то же время слой поглощения может быть сделан очень тонким, уменьшая время транзита носителя. Следовательно, эта структура решает различную зависимость полосы пропускания и эффективности от толщины слоя поглощения и, как ожидается, достигнет высокой скорости и высокой квантовой эффективности APD. Процесс WG-APD проще, чем у RCE APD, что устраняет сложный процесс приготовления зеркала DBR. Следовательно, это более выполнимо в практической области и подходит для оптического соединения общего плоскости.
3. Заключение
Развитие лавиныфотоприемникМатериалы и устройства рассмотрены. Скорость ионизации столкновений электронов и столкновений в материалах INP близка к темам INALAS, что приводит к двойному процессу двух симбионов -носителей, что делает временное здание лавина и увеличивается шум. По сравнению с чистыми материалами ИНАЛАС, IngaAs (P) /INALAS и в (Al) структурах Quantum Wells GaAs /INALAS имеют повышенное соотношение коэффициентов ионизации столкновения, поэтому характеристики шума могут быть значительно изменены. С точки зрения структуры, резонаторная улучшенная (RCE) структура SAGCM и структура волновода, связанного с краем (WG-APD), разработаны для решения противоречий различных эффектов толщины поглощения слоя на скорость устройства и квантовую эффективность. Из -за сложности процесса необходимо дальнейшее изучение полного практического применения этих двух структур.
Время поста: 14-2023