Kurte: Pêkhateya bingehîn û prensîba xebatê ya fotodetektora berfê (Fotodetektora APD) têne nasandin, pêvajoya pêşveçûna avahiya cîhazê tê analîzkirin, rewşa lêkolînê ya heyî tê kurtkirin, û pêşveçûna pêşerojê ya APD bi awayekî pêşbînîkirî tê lêkolînkirin.
1. Destpêk
Fotodetektor amûrek e ku sînyalên ronahiyê vediguherîne sînyalên elektrîkê.fotodetektora nîvconductor, hilgirê fotonê yê ku ji hêla fotonê ketî ve tê teşwîqkirin, di bin voltaja alîgirê sepandî de dikeve nav çerxa derve û fotoherikeke pîvanbar çêdike. Tewra di bersivdayîna herî zêde de jî, fotodîyodek PIN tenê dikare herî zêde cotek cotên elektron-qulikê hilberîne, ku ev amûrek bê qezenca navxweyî ye. Ji bo bersivdayîna mezintir, fotodîyodek aşûtê (APD) dikare were bikar anîn. Bandora zêdekirina APD li ser fotoherikê li ser bingeha bandora pevçûna îyonîzasyonê ye. Di hin mercan de, elektron û qulikên bilezkirî dikarin enerjiya têr bistînin da ku bi tora elektrîkê re li hev bikevin da ku cotek nû ya cotên elektron-qulikê hilberînin. Ev pêvajo reaksiyonek zincîrî ye, da ku cotek cotên elektron-qulikê yên ku ji hêla vegirtina ronahiyê ve têne çêkirin dikarin hejmareke mezin ji cotên elektron-qulikê hilberînin û fotoherikeke duyemîn a mezin çêbikin. Ji ber vê yekê, APD xwedî bersivdayîn û qezenca navxweyî ya bilind e, ku rêjeya sînyalê-deng a amûrê baştir dike. APD dê bi giranî di pergalên ragihandinê yên fîbera optîkî ya dûr-dirêj an piçûktir de bi sînorkirinên din ên li ser hêza optîkî ya wergirtî were bikar anîn. Niha, gelek pisporên cîhazên optîkî li ser perspektîfên APD-ê pir geşbîn in, û bawer dikin ku lêkolîna APD-ê ji bo zêdekirina pêşbaziya navneteweyî ya warên têkildar pêwîst e.
2. Pêşxistina teknîkî yafotodetektora berfê(Fotodetektora APD)
2.1 Materyal
(1)Fotodetektora Si
Teknolojiya materyalê Si teknolojiyeke pêşketî ye ku di warê mîkroelektronîkê de bi berfirehî tê bikaranîn, lê ji bo amadekirina cîhazên di rêza dirêjahiya pêlê ya 1.31mm û 1.55mm de ku bi gelemperî di warê ragihandina optîkî de têne pejirandin, ne guncaw e.
(2)Ge
Her çend bersiva spektral a Ge APD ji bo hewcedariyên windabûna kêm û belavbûna kêm di veguhestina fîbera optîkî de guncaw be jî, di pêvajoya amadekirinê de zehmetiyên mezin hene. Wekî din, rêjeya îyonîzasyona elektron û qulika Ge nêzîkî ()1 e, ji ber vê yekê amadekirina cîhazên APD-ê yên performansa bilind dijwar e.
(3)In0.53Ga0.47As/InP
Ew rêbazek bi bandor e ku In0.53Ga0.47As wekî qata vegirtina ronahiyê ya APD û InP wekî qata pirzêdekirinê were hilbijartin. Lûtkeya vegirtina materyalê In0.53Ga0.47As 1.65 mm, 1.31 mm e, dirêjahiya pêlê ya 1.55 mm bi qasî 104 cm-1 koefîsyenta vegirtina bilind e, ku niha materyalê bijarte ji bo qata vegirtina detektora ronahiyê ye.
(4)Fotodetektora InGaAs/Lifotodetektor
Bi hilbijartina InGaAsP wekî çîna ronîvegir û InP wekî çîna pirzêker, APD bi dirêjahiya pêlê ya bersivê ya 1-1.4 mm, karîgeriya kûantûmê ya bilind, herikîna tarî ya kêm û qezenca şepeyê ya bilind dikare were amadekirin. Bi hilbijartina pêkhateyên alloy ên cûda, performansa çêtirîn ji bo dirêjahiya pêlên taybetî tê bidestxistin.
(5)InGaAs/InAlAs
Materyalê In0.52Al0.48As xwedî valahiyek bendê ye (1.47eV) û di rêza dirêjahiya pêlê ya 1.55mm de namije. Delîl hene ku qata epitaksiyal a zirav a In0.52Al0.48As dikare taybetmendiyên qezencê yên çêtir ji InP wekî qatek pirjimarker di bin şertê derzîkirina elektrona saf de bi dest bixe.
(6)InGaAs/InGaAs (P) /InAlAs û InGaAs/In (Al) GaAs/InAlAs
Rêjeya îyonîzasyona bandorê ya materyalan faktorek girîng e ku bandorê li performansa APD dike. Encam nîşan didin ku rêjeya îyonîzasyona pevçûnê ya qata pirjimar dikare bi danasîna avahiyên superlattice InGaAs (P) /InAlAs û In (Al) GaAs/InAlAs were baştir kirin. Bi karanîna avahiya superlattice, endezyariya bendê dikare bi awayekî sûnî bêserûberiya qiraxa bendê ya asîmetrîk di navbera nirxên benda rêvebirinê û benda valansê de kontrol bike, û piştrast bike ku bêserûberiya benda rêvebirinê ji bêserûberiya benda valansê (ΔEc>>ΔEv) pir mezintir be. Li gorî materyalên girseyî yên InGaAs, rêjeya îyonîzasyona elektrona quntaxê ya InGaAs/InAlAs (a) bi girîngî zêde dibe, û elektron û kun enerjiyek zêde bi dest dixin. Ji ber ΔEc>>ΔEv, dikare were hêvî kirin ku enerjiya ku ji hêla elektronan ve tê bidestxistin rêjeya îyonîzasyona elektronan ji beşdariya enerjiya kunê di rêjeya îyonîzasyona kunê de (b) pir zêdetir zêde dike. Rêjeya (k) ya rêjeya îyonîzasyona elektronan bi rêjeya îyonîzasyona kunê re zêde dibe. Ji ber vê yekê, berhema firehiya bandê ya destkeftiyê ya bilind (GBW) û performansa dengê kêm dikare bi sepandina avahiyên superlattice were bidestxistin. Lêbelê, ev avahiya bîrên kûantûmê ya InGaAs/InAlAs APD, ku dikare nirxa k zêde bike, dijwar e ku li ser wergirên optîkî were sepandin. Ev ji ber ku faktora pirzêker a ku bandorê li bersivdayîna herî zêde dike ji hêla herika tarî ve sînorkirî ye, ne ji hêla dengê pirzêker ve. Di vê avahiyê de, herika tarî bi giranî ji ber bandora tunelkirinê ya qata bîrê ya InGaAs bi valahiya bandê ya teng çêdibe, ji ber vê yekê danasîna hevbendiyek çaremîn a valahiya bandê ya fireh, wekî InGaAsP an InAlGaAs, li şûna InGaAs wekî qata bîrê ya avahiya bîrê ya kûantûm dikare herika tarî bitepisîne.
Dema weşandinê: 13ê Mijdarê-2023