Abstract: Struktura bingehîn û prensîba xebatê ya fotodetektora avalanche (Fotodetektora APD) têne destnîşan kirin, pêvajoya pêşkeftina strukturên cîhazê tê analîz kirin, rewşa lêkolînê ya heyî tê kurt kirin, û pêşkeftina pêşerojê ya APD bi paşerojê ve tê lêkolîn kirin.
1. Destpêk
Fotodetektor amûrek e ku sînyalên ronahiyê vediguherîne sînyalên elektrîkê. Di asemiconductor photodetector, hilgirê wêneyê ku ji hêla fotonê bûyerê ve hatî heyecankirin, di binê voltaja biasê ya hatî sepandin de dikeve çerxa derve û wênekêşiyek pîvandî pêk tîne. Tewra di bersivdana herî zêde de, fotodîodek PIN tenê dikare herî zêde cotek cotek elektron-holê hilberîne, ku ev amûrek bêyî qezenca navxweyî ye. Ji bo bersivdariyek mezintir, wêneyek avalanche (APD) dikare were bikar anîn. Bandora zêdekirina APD-ê ya li ser ronahiyê li ser bingeha bandora pevçûna ionîzasyonê ye. Di bin hin şert û mercan de, elektron û çalên lezkirî dikarin têra enerjiyê werbigirin ku bi tîrêjê re li hev bikevin da ku cotek nû ya cotek elektron-holê çêbikin. Ev pêvajo reaksiyonek zincîre ye, ji ber vê yekê cotek cotên elektron-holê yên ku ji hêla vegirtina ronahiyê ve têne hilberandin dikarin hejmareke mezin cotên elektron-holê hilberînin û wênekêşek duyemîn a mezin pêk bînin. Ji ber vê yekê, APD xwedan bersivek bilind û qezenca navxweyî ye, ku rêjeya sînyala-bo-dengê ya cîhazê baştir dike. APD dê bi giranî di pergalên ragihandinê yên fiber optîk ên dûr-dûr an piçûktir de bi tixûbên din ên li ser hêza optîkî ya wergirtî were bikar anîn. Heya nuha, gelek pisporên cîhaza optîkî di derbarê perspektîfên APD-ê de pir xweşbîn in, û bawer dikin ku lêkolîna APD-ê hewce ye ku pêşbaziya navneteweyî ya qadên têkildar zêde bike.
2. Pêşveçûna teknîkî yafotodetektora avalanche(APD detektora wêneyê)
2.1 Materyalên
(1)Si fotodetektor
Teknolojiya materyalê Si teknolojiyek gihîştî ye ku bi berfirehî di warê mîkroelektronîkê de tê bikar anîn, lê ew ji bo amadekirina cîhazên di dirêjahiya pêlên 1.31 mm û 1.55 mm de ku bi gelemperî di warê ragihandina optîkî de têne pejirandin ne maqûl e.
(2) Ge
Her çend bersiva spektral a Ge APD ji bo hewcedariyên windabûna kêm û belavbûna kêm di veguheztina fibera optîkî de maqûl e, di pêvajoya amadekirinê de dijwariyên mezin hene. Wekî din, rêjeya rêjeya ionîzasyona elektron û qul a Ge-yê nêzîkê () 1 e, ji ber vê yekê amadekirina amûrên APD-ê yên bi performansa bilind dijwar e.
(3)In0.53Ga0.47As/InP
Rêbazek bandorker e ku meriv In0.53Ga0.47As wekî qata hilgirtina ronahiyê ya APD û InP wekî qata pirjimarker hilbijêrin. Zêdeya vegirtinê ya materyalê In0.53Ga0.47As 1.65mm e, 1.31mm, 1.55mm dirêjahiya pêlê bi qasî 104cm-1 hevrêziya bilind e, ku maddeya bijartî ye ji bo tebeqeya vegirtinê ya detektora ronahiyê ya niha.
(4)Fotodetektora InGaAs/Lifotodetektor
Bi hilbijartina InGaAsP wekî qata ronahiyê û InP wekî qata pirjimarker, APD bi dirêjahiya pêla bersivê 1-1,4 mm, karbidestiya quantumê ya bilind, heyama tarî ya kêm û qezenca berfê ya zêde dikare were amadekirin. Bi hilbijartina pêkhateyên alloyek cihêreng, performansa çêtirîn ji bo dirêjahiya pêlên taybetî tê bidestxistin.
(5)InGaAs/InAlAs
Materyalên In0.52Al0.48As xwedan valahiyek bandê (1.47eV) ye û di dirêjahiya pêlê ya 1.55 mm de xwe nagire. Delîl hene ku tenik In0.52Al0.48As tenik epîtaksial dikare di bin şerta derzîlêdana elektronê ya safî de taybetmendiyên qezencê ji InP-ê wekî qatek multiplicator çêtir bistîne.
(6)InGaAs/InGaAs (P) /InAlAs û InGaAs/Di (Al) GaAs/InAlAs
Rêjeya ionîzasyona bandorê ya materyalan faktorek girîng e ku bandorê li performansa APD dike. Encam destnîşan dikin ku rêjeya ionîzasyona lihevhatinê ya tebeqeya pirjimarker dikare bi danasîna strukturên InGaAs (P) /InAlAs û In (Al) GaAs / InAlAs-a superlattice çêtir bibe. Bi karanîna strukturên superlattice, endezyariya bandê dikare bi sûnî veqetandina qeraxa asîmetrîk a di navbera bandê veguheztinê û nirxên bandê valence de kontrol bike, û piştrast bike ku domdariya bandê ji domdariya bandê pir mezintir e (ΔEc>> ΔEv). Li gorî materyalên mezin ên InGaAs, InGaAs/InAlAs rêjeya îyonîzasyona elektronê ya bîra quantumê (a) bi girîngî zêde dibe, û elektron û qul enerjiya zêde werdigirin. Ji ber ΔEc>>ΔEv, meriv dikare were pêşbînî kirin ku enerjiya ku ji hêla elektronan ve hatî bidestxistin rêjeya yonîzasyona elektronîkî ji tevkariya enerjiya çalê ji rêjeya ionîzasyona kulê (b) bêtir zêde dike. Rêjeya (k) ya rêjeya îyonîzasyona elektronê bi rêjeya îyonîzasyona qulikê zêde dibe. Ji ber vê yekê, hilbera berfê-bandê ya bilind (GBW) û performansa dengî ya kêm dikare bi sepandina strukturên superlattice ve were bidestxistin. Lêbelê, ev InGaAs/InAlAs avahiyek baş a quantum APD, ku dikare nirxa k zêde bike, dijwar e ku li wergirên optîkî were sepandin. Ev e ji ber ku faktora pirjimar a ku bandorê li bersivdana herî zêde dike ji hêla tîrêjê tarî ve tê sînorkirin, ne bi dengê pirjimar. Di vê avahiyê de, herika tarî bi giranî ji ber bandora tunelkirinê ya qata bîrê ya InGaAs bi valahiyek bendek teng ve tê çêkirin, ji ber vê yekê li şûna InGaAs wekî tebeqeya bîrê, danasîna alloyeka çargoşeya valahiya berfire, wek InGaAsP an InAlGaAs. ji strukturên bîrê yên kuantumê dikare herika tarî bitepisîne.
Dema şandinê: Nov-13-2023