Ny fitsipika sy ny toe-javatra ankehitriny nyavalanche photodetector (APD photodetector) Fizarana Faharoa
2.2 rafitra chip APD
Ny firafitry ny chip mitombina no antoka fototra amin'ny fitaovana avo lenta. Ny famolavolana ara-drafitra ny APD dia mihevitra indrindra ny fotoana RC tsy miova, ny fisamborana ny lavaka amin'ny heterojunction, ny fotoam-pitaterana mpitatitra amin'ny alàlan'ny faritra mihena sy ny sisa. Ny fampandrosoana ny rafitra dia fintinina eto ambany:
(1) Rafitra fototra
Ny firafitry ny APD tsotra indrindra dia mifototra amin'ny PIN photodiode, ny faritra P sy ny faritra N dia doped be, ary ny N-karazana na P-karazana faritra avo roa heny-repellant dia nampidirina ao amin'ny manodidina P faritra na N faritra mba hamokatra elektronika faharoa sy ny lavaka. tsiroaroa, mba hahatsapa ny fanamafisan'ny photocurrent voalohany. Ho an'ny fitaovana InP andian-dahatsoratra, satria ny lavaka fiantraikany ionization coefficient dia lehibe noho ny electron fiantraikany ionization coefficient, ny fahazoana faritra N-karazana doping dia matetika napetraka ao amin'ny faritra P. Amin'ny toe-javatra tsara indrindra dia lavaka ihany no atsindrona ao amin'ny faritra mahazo, ka io rafitra io dia antsoina hoe rafitra misy lavaka.
(2) Miavaka ny fandraisana sy ny tombony
Noho ny toetran'ny elanelan'ny tarika midadasika amin'ny InP (InP dia 1.35eV ary InGaAs dia 0.75eV), matetika ny InP dia ampiasaina ho fitaovam-pambolena ahazoana tombony ary InGaAs ho fitaovana fanerena.
(3) Ny rafitra absorption, gradient and gain (SAGM) dia atolotra tsirairay avy
Amin'izao fotoana izao, ny ankamaroan'ny fitaovana APD ara-barotra dia mampiasa fitaovana InP / InGaAs, InGaAs ho toy ny sosona absorption, InP eo ambanin'ny saha elektrika avo (> 5x105V / cm) tsy misy fahasimbana, dia azo ampiasaina ho fitaovam-pitrandrahana. Ho an'ity fitaovana ity, ny famolavolana an'ity APD ity dia ny fizotry ny avalanche dia miforona ao amin'ny InP karazana N amin'ny fifandonan'ny lavaka. Raha jerena ny fahasamihafana lehibe eo amin'ny elanelan'ny tarika misy eo amin'ny InP sy InGaAs, ny fahasamihafan'ny angovo eo amin'ny 0.4eV eo amin'ny tarika valence dia mahatonga ireo lavaka vokarina ao amin'ny sosona fisoronana InGaAs voasakana amin'ny sisin'ny heterojunction alohan'ny hahatongavana amin'ny sosona InP multiplier ary ny hafainganam-pandeha dia be. nihena, ka nahatonga ny fotoana famaliana lava sy ny fanerena tery an'ity APD ity. Ity olana ity dia azo vahana amin'ny alalan'ny fampidirana sosona tetezamita InGaAsP eo anelanelan'ireo fitaovana roa ireo.
(4) Ny rafitra absorption, gradient, charge and gain (SAGCM) dia atolotra tsirairay avy.
Mba hanitsiana bebe kokoa ny fizarana elektrônika amin'ny sosona absorption sy ny soson'ny tombony, dia ampidirina ao amin'ny famolavolana fitaovana ny sosona fiampangana, izay manatsara be ny hafainganam-pandehan'ny fitaovana sy ny fandraisana andraikitra.
(5) Resonator enhanced (RCE) SAGCM rafitra
Ao amin'ny famolavolana tsara indrindra amin'ny detectors nentim-paharazana, dia tsy maintsy miatrika ny zava-misy isika fa ny hatevin'ny sosona absorption dia antony mifanohitra amin'ny hafainganam-pandehan'ny fitaovana sy ny fahombiazan'ny quantum. Ny hateviny manify amin'ny sosona mitroka dia afaka mampihena ny fotoana fandalovan'ny mpitatitra, ka azo alaina ny bandwidth lehibe. Na izany aza, miaraka amin'izay koa, mba hahazoana fahombiazana ambony kokoa, ny sosona absorption dia mila manana hateviny ampy. Ny vahaolana amin'ity olana ity dia mety ho rafitra resonant cavity (RCE), izany hoe ny Bragg Reflector (DBR) zaraina dia natao eo amin'ny farany ambany sy ambony amin'ny fitaovana. Ny fitaratra DBR dia misy karazana fitaovana roa miaraka amin'ny fanondroana refractive ambany sy fanondroana refractive avo amin'ny rafitra, ary mitombo mifandimby izy roa, ary ny hatevin'ny sosona tsirairay dia mahafeno ny halavan'ny onjam-pahazavana 1/4 ao amin'ny semiconductor. Ny firafitry ny resonator ny detector dia afaka mahafeno ny fepetra takian'ny hafainganam-pandeha, ny hatevin'ny sosona absorption azo atao tena manify, ary ny fahombiazan'ny quantum ny elektronika dia nitombo taorian'ny fisaintsainana maro.
(6) Firafitry ny onjam-peo mitambatra (WG-APD)
Vahaolana iray hafa hamahana ny fifanoherana amin'ny fiantraikany samihafa amin'ny hatevin'ny sosona amin'ny hafainganam-pandehan'ny fitaovana sy ny fahombiazan'ny quantum dia ny fampidirana ny firafitry ny onjam-peo mitambatra. Ity rafitra ity dia miditra amin'ny hazavana avy amin'ny lafiny iray, satria lava be ny sosona absorption, mora ny mahazo ny fahombiazan'ny quantum avo lenta, ary miaraka amin'izay koa, ny sosona absorption dia azo atao tena manify, mampihena ny fotoana fitaterana entana. Noho izany, ity rafitra ity dia mamaha ny fiankinan-doha samihafa amin'ny bandwidth sy ny fahombiazana amin'ny hatevin'ny soson'ny absorption, ary antenaina hahatratra ny tahan'ny avo lenta sy ny fahombiazan'ny quantum APD. Ny dingan'ny WG-APD dia tsotra kokoa noho ny an'ny RCE APD, izay manafoana ny dingana fanomanana sarotra amin'ny fitaratra DBR. Noho izany dia azo atao kokoa amin'ny sehatra azo ampiharina ary mety amin'ny fifandraisana optika fiaramanidina mahazatra.
3. Fehiny
Ny fampandrosoana ny avalanchephotodetectordinihina ny fitaovana sy ny fitaovana. Ny taham-pifamoivoizan'ny elektrôna sy ny lavaka amin'ny fitaovana InP dia akaiky ny an'ny InAlAs, izay mitondra mankany amin'ny dingana roa amin'ireo simbion'ny mpitatitra roa, izay mahatonga ny fotoana fananganana avalanche ho lava kokoa ary nitombo ny tabataba. Raha ampitahaina amin'ny fitaovana InAlAs madio, ny InGaAs (P) / InAlAs ary In (Al) GaAs / InAlAs quantum well structures dia manana taham-pitomboan'ny coefficients ionization fifandonana, noho izany dia azo ovaina be ny fampisehoana feo. Raha ny momba ny firafitra, ny rafitra SAGCM nohatsaraina resonator (RCE) sy ny firafitry ny onjam-peo (WG-APD) miaraka amin'ny sisiny dia novolavolaina mba hamahana ny fifanoheran'ny fiantraikan'ny hatevin'ny sosona amin'ny hafainganam-pandehan'ny fitaovana sy ny fahombiazan'ny quantum. Noho ny fahasarotan'ny dingana dia mila dinihina bebe kokoa ny fampiharana feno an'ireo rafitra roa ireo.
Fotoana fandefasana: Nov-14-2023