Meginreglan og núverandi staðasnjóflóðaljósnemi (APD ljósnemi) Annar hluti
2.2 APD flísarbygging
Sanngjörn örgjörvauppbygging er grunnábyrgð á afkastamiklum tækjum. Byggingarhönnun APD tekur aðallega tillit til RC tímastuðuls, holufestingar við tengipunkta, flutningstíma flutningsflutningsaðila í gegnum tæmingarsvæðið og svo framvegis. Þróun uppbyggingar þess er tekin saman hér að neðan:
(1) Grunnbygging
Einfaldasta APD uppbyggingin byggir á PIN ljósdíóðu, þar sem P-svæðið og N-svæðið eru mjög efnisdópuð, og N-gerð eða P-gerð tvífráhrindandi svæði er sett inn í aðliggjandi P-svæði eða N-svæði til að mynda auka rafeindir og gatapör, til að ná fram mögnun aðalljósstraumsins. Fyrir InP-efni, vegna þess að árekstrarjónunarstuðull gatsins er meiri en árekstrarjónunarstuðull rafeinda, er styrkingarsvæðið fyrir N-gerð efnisdópun venjulega staðsett í P-svæðinu. Í hugsjónaraðstæðum eru aðeins göt sprautuð inn í styrkingarsvæðið, þannig að þessi uppbygging er kölluð gatsprautuð uppbygging.
(2) Aðgreint er frásog og ávinning
Vegna breiðs bandgapseinkenna InP (InP er 1,35 eV og InGaAs er 0,75 eV) er InP venjulega notað sem efni fyrir styrkingarsvæðið og InGaAs sem efni fyrir frásogssvæðið.
(3) Lagðar eru til frásogs-, halla- og styrkingarbyggingar (SAGM) í sömu röð.
Eins og er nota flestir viðskipta APD tæki InP/InGaAs efni. InGaAs er frásogslag, og InP getur verið notað sem efni í styrkingarsvæði undir miklu rafsviði (>5x105V/cm) án bilunar. Hönnun þessa APD er þannig að snjóflóð myndast í N-gerð InP við árekstur gata. Miðað við mikinn mun á bandbilinu milli InP og InGaAs, veldur orkumunurinn upp á um 0,4 eV í gildisbandinu því að götin sem myndast í InGaAs frásogslaginu lokast við jaðar tengipunktanna áður en þau ná til InP margföldunarlagsins og hraðinn minnkar verulega, sem leiðir til langs svörunartíma og þröngs bandvíddar þessa APD. Þetta vandamál er hægt að leysa með því að bæta við InGaAsP millilagi milli efnanna tveggja.
(4) Lagðar eru til frásogs-, halla-, hleðslu- og styrkingarbyggingar (SAGCM) í sömu röð.
Til að aðlaga frekar dreifingu rafsviðsins í frásogslaginu og styrkingarlaginu er hleðslulagið kynnt í hönnun tækisins, sem bætir hraða og svörun tækisins til muna.
(5) SAGCM uppbygging með endurómunarbúnaði (RCE)
Í ofangreindri bestu hönnun hefðbundinna skynjara verðum við að horfast í augu við þá staðreynd að þykkt gleypnilagsins er mótsagnakenndur þáttur fyrir hraða tækisins og skammtafræðilega skilvirkni. Þunn þykkt gleypnilagsins getur dregið úr flutningstíma flutningsbylgjunnar, þannig að hægt er að ná fram mikilli bandvídd. Hins vegar, á sama tíma, til að ná fram meiri skammtafræðilegri skilvirkni, þarf gleypnilagið að vera nægilega þykkt. Lausnin á þessu vandamáli getur verið uppbygging ómhols (RCE), þ.e. dreifður Bragg-spegill (DBR) er hannaður neðst og efst á tækinu. DBR-spegillinn samanstendur af tvenns konar efnum með lágan ljósbrotsstuðul og háan ljósbrotsstuðul í uppbyggingu, og þau tvö vaxa til skiptis, og þykkt hvors lags uppfyllir bylgjulengd innfallandi ljóss 1/4 í hálfleiðaranum. Ómmyndabygging skynjarans getur uppfyllt hraðakröfur, þykkt gleypnilagsins er hægt að gera mjög þunna og skammtafræðilega skilvirkni rafeindarinnar eykst eftir nokkrar endurspeglunir.
(6) Kanttengd bylgjuleiðarabygging (WG-APD)
Önnur lausn til að leysa mótsögnina milli mismunandi áhrifa þykktar frásogslagsins á hraða tækisins og skammtafræðilega skilvirkni er að kynna kanttengda bylgjuleiðarabyggingu. Þessi uppbygging fer inn í ljós frá hliðinni, þar sem frásogslagið er mjög langt, er auðvelt að ná mikilli skammtafræðilegri skilvirkni og á sama tíma er hægt að gera frásogslagið mjög þunnt, sem dregur úr flutningstíma burðarbylgjunnar. Þess vegna leysir þessi uppbygging mismunandi háð bandbreiddar og skilvirkni á þykkt frásogslagsins og er búist við að hún nái háum hraða og mikilli skammtafræðilegri skilvirkni APD. Ferlið við WG-APD er einfaldara en ferlið við RCE APD, sem útrýmir flóknu undirbúningsferli DBR spegilsins. Þess vegna er það framkvæmanlegra í reynd og hentugt fyrir sameiginlega ljósleiðaratengingu.
3. Niðurstaða
Þróun snjóflóðsljósnemiFarið er yfir efni og tæki. Árekstrarjónunarhraði rafeinda og hola í InP-efnum er nálægt þeim sem eru í InAlAs, sem leiðir til tvöfaldrar ferils tveggja burðarefna, sem gerir snjóflóðamyndunartímann lengri og hávaðinn eykst. Í samanburði við hrein InAlAs efni hafa skammtabrunnsbyggingar InGaAs (P) /InAlAs og In (Al)GaAs/InAlAs aukið hlutfall árekstrarjónunarstuðla, þannig að hávaðaframmistaðan getur breyst verulega. Hvað varðar uppbyggingu eru SAGCM-bygging með resonator-enhanced (RCE) og kanttengd bylgjuleiðarabygging (WG-APD) þróuð til að leysa mótsagnir mismunandi áhrifa þykktar frásogslags á hraða tækja og skammtavirkni. Vegna flækjustigs ferlisins þarf að kanna frekar alla hagnýtingu þessara tveggja bygginga.
Birtingartími: 14. nóvember 2023