Ágrip: Grunnbygging og vinnuregla snjóflóðaljósskynjara (APD ljósnemi) eru kynntar, þróunarferlið uppbyggingar tækisins er greint, núverandi rannsóknarstaða er tekin saman og framtíðarþróun APD er rannsökuð fram í tímann.
1. Inngangur
Ljósskynjari er tæki sem breytir ljósmerkjum í rafmerki.Íhálfleiðara ljósnemi, ljósmyndað burðarefni sem örvað er af atviksljóseindinni fer inn í ytri hringrásina undir beittri hlutspennu og myndar mælanlegan ljósstraum.Jafnvel við hámarks svörun getur PIN ljósdíóða aðeins framleitt par af rafeindaholapörum í mesta lagi, sem er tæki án innri ávinnings.Til að fá meiri svörun er hægt að nota snjóflóðaljósdíóða (APD).Mögnunaráhrif APD á ljósstraum eru byggð á jónunarárekstursáhrifum.Við ákveðnar aðstæður geta hraðar rafeindir og holur fengið næga orku til að rekast á grindurnar til að framleiða nýtt par af rafeindaholapörum.Þetta ferli er keðjuverkun, þannig að rafeindaholapörin sem myndast við ljósgleypni geta framleitt mikinn fjölda rafeindaholapöra og myndað stóran aukaljósstraum.Þess vegna hefur APD mikla svörun og innri ávinning, sem bætir merki-til-suð hlutfall tækisins.APD verður aðallega notað í fjarskiptakerfum til lengri eða skemmri ljósleiðara með öðrum takmörkunum á mótteknu ljósafli.Sem stendur eru margir sérfræðingar í sjóntækjabúnaði mjög bjartsýnir á horfur APD og telja að rannsóknir á APD séu nauðsynlegar til að auka alþjóðlega samkeppnishæfni skyldra sviða.
2. Tækniþróun ásnjóflóðaljósskynjari(APD ljósnemi)
2.1 Efni
(1)Si ljósnemi
Si efnistækni er þroskuð tækni sem er mikið notuð á sviði rafeindatækni, en hún hentar ekki til framleiðslu á tækjum á bylgjulengdarsviðinu 1,31 mm og 1,55 mm sem eru almennt viðurkennd á sviði sjónsamskipta.
(2)Ge
Þrátt fyrir að litrófssvörun Ge APD sé hentugur fyrir kröfur um lítið tap og litla dreifingu í ljósleiðaraflutningi, eru miklir erfiðleikar í undirbúningsferlinu.Að auki er rafeinda- og holujónunarhlutfall Ges nálægt () 1, svo það er erfitt að útbúa afkastamikil APD tæki.
(3)In0.53Ga0.47As/InP
Það er áhrifarík aðferð til að velja In0.53Ga0.47As sem ljósgleypnilag APD og InP sem margföldunarlag.Frásogshámark In0.53Ga0.47As efnis er 1,65 mm, 1,31 mm, 1,55 mm bylgjulengd er um 104 cm-1 hár frásogsstuðull, sem er ákjósanlegasta efnið fyrir frásogslag ljósskynjarans um þessar mundir.
(4)InGaAs ljósnemi/Íljósnemi
Með því að velja InGaAsP sem ljósdrepandi lag og InP sem margföldunarlag er hægt að útbúa APD með svörunarbylgjulengd 1-1,4 mm, mikla skammtanýtni, lágan dökkstraum og mikinn snjóflóðaávinning.Með því að velja mismunandi álhluta íhlutum næst besti árangur fyrir tilteknar bylgjulengdir.
(5)InGaAs/InAlAs
In0.52Al0.48As efni hefur bandbil (1.47eV) og gleypir ekki á bylgjulengdarsviðinu 1,55 mm.Það eru vísbendingar um að þunnt In0.52Al0.48As epitaxial lag geti fengið betri ávinningseiginleika en InP sem margföldunarlag við skilyrði hreinnar rafeindainnspýtingar.
(6)InGaAs/InGaAs (P) /InAlAs og InGaAs/In (Al) GaAs/InAlAs
Áhrif jónunarhraði efna er mikilvægur þáttur sem hefur áhrif á frammistöðu APD.Niðurstöðurnar sýna að hægt er að bæta árekstrajónunarhraða margföldunarlagsins með því að innleiða InGaAs (P) /InAlAs og In (Al) GaAs/InAlAs ofurgrindarbyggingar.Með því að nota ofurgrindarbygginguna getur bandverkfræðin stjórnað ósamhverfu bandbrúnarósamfellu milli leiðnibandsins og gildisbandsgildanna á tilbúnar hátt og tryggt að ósamfelld leiðnibandsins sé mun stærri en gildisbandsósamfellan (ΔEc>>ΔEv).Í samanburði við InGaAs magnefni er InGaAs/InAlAs skammtabrunn rafeindajónunarhraði (a) verulega aukinn og rafeindir og holur fá aukna orku.Vegna ΔEc>>ΔEv má búast við að orkan sem rafeindir afla auki rafeindajónunarhraða mun meira en framlag holuorku til holujónunarhraða (b).Hlutfall (k) rafeindajónunarhraða og holujónunarhraða eykst.Þess vegna er hægt að fá háa ávinnings-bandbreidd vöru (GBW) og lágan hávaða árangur með því að beita ofurgrindarbyggingum.Hins vegar er erfitt að nota þessa InGaAs/InAlAs skammtabrunnsbyggingu APD, sem getur aukið k gildið, á sjónviðtaka.Þetta er vegna þess að margföldunarstuðullinn sem hefur áhrif á hámarks svörun er takmörkuð af myrkri straumnum, ekki margföldunarhávaða.Í þessari uppbyggingu er dökki straumurinn aðallega af völdum jarðgangaáhrifa InGaAs brunnlagsins með þröngu bandbili, þannig að innleiðing á breiðbandsbili fjórlaga málmblöndu, eins og InGaAsP eða InAlGaAs, í stað InGaAs sem brunnlagsins af skammtabrunnsbyggingunni getur bælt dimma strauminn.
Pósttími: 13. nóvember 2023