Meginreglan og núverandi ástandsnjóflóðaljósskynjari (APD ljósnemi) Annar hluti
2.2 APD flís uppbygging
Sanngjarn flísuppbygging er grunnábyrgð á afkastamiklum tækjum. Byggingarhönnun APD tekur aðallega til RC tímafasta, holufanga við misskiptingu, flutningstíma burðarefnis í gegnum eyðingarsvæði og svo framvegis. Þróun uppbyggingu þess er tekin saman hér að neðan:
(1) Grunnbygging
Einfaldasta APD uppbyggingin er byggð á PIN-ljósdíóðunni, P-svæðið og N-svæðið eru mjög dópuð og N-gerð eða P-gerð tvöföld-fráhrindandi svæði er kynnt í aðliggjandi P-svæði eða N-svæði til að mynda aukarafeindir og holu pör, til að átta sig á mögnun aðalljósstraumsins. Fyrir efni í InP röð, vegna þess að höggjónunarstuðullinn er hærri en rafeindaáhrifsjónunarstuðullinn, er ávinningssvæði N-gerð lyfjanotkunar venjulega sett á P svæðinu. Í kjöraðstæðum er aðeins göt sprautað inn í ávinningssvæðið, þannig að þessi uppbygging er kölluð gatsprautuð uppbygging.
(2) Frásog og ávinningur eru aðgreindar
Vegna breiðra bandbilseiginleika InP (InP er 1,35eV og InGaAs er 0,75eV), er InP venjulega notað sem ávinningssvæðisefni og InGaAs sem frásogssvæðisefni.
(3) Lagt er til uppbyggingar frásogs, halla og ávinnings (SAGM) í sömu röð
Sem stendur nota flest APD tæki í atvinnuskyni InP/InGaAs efni, InGaAs sem frásogslag, InP undir háu rafsviði (>5x105V/cm) án sundurliðunar, er hægt að nota sem ávinningssvæðisefni. Fyrir þetta efni er hönnun þessa APD sú að snjóflóðaferlið myndast í N-gerð InP við árekstur hola. Miðað við mikinn mun á bandbilinu milli InP og InGaAs, þá gerir orkustigsmunurinn um það bil 0,4eV í gildissviðinu að götin sem myndast í InGaAs frásogslaginu hindrast við heterojunction brún áður en þau ná til InP margföldunarlagsins og hraðinn er mjög mikill. minnkað, sem hefur í för með sér langan viðbragðstíma og þröngan bandbreidd þessa APD. Þetta vandamál er hægt að leysa með því að bæta InGaAsP umbreytingarlagi á milli efnanna tveggja.
(4) Lagt er til uppbyggingar frásogs, halla, hleðslu og ávinnings (SAGCM) í sömu röð
Til þess að stilla frekar rafsviðsdreifingu frásogslagsins og ávinningslagsins er hleðslulagið kynnt í hönnun tækisins, sem bætir verulega hraða og viðbragð tækisins.
(5) Resonator enhanced (RCE) SAGCM uppbygging
Í ofangreindri ákjósanlegri hönnun hefðbundinna skynjara verðum við að horfast í augu við þá staðreynd að þykkt frásogslagsins er misvísandi þáttur fyrir hraða tækisins og skammtavirkni. Þunn þykkt gleypa lagsins getur dregið úr flutningstíma flutningsaðila, þannig að hægt er að fá stóra bandbreidd. Hins vegar, á sama tíma, til að fá meiri skammtavirkni, þarf frásogslagið að hafa nægilega þykkt. Lausnin á þessu vandamáli getur verið resonant cavity (RCE) uppbyggingin, það er dreifði Bragg Reflector (DBR) er hannaður neðst og efst á tækinu. DBR spegillinn samanstendur af tvenns konar efnum með lágan brotstuðul og háan brotstuðul í uppbyggingu og þau tvö vaxa til skiptis og þykkt hvers lags uppfyllir innfallsljósbylgjulengd 1/4 í hálfleiðaranum. Resonator uppbygging skynjarans getur uppfyllt hraðakröfur, þykkt frásogslagsins er hægt að gera mjög þunnt og skammtavirkni rafeindarinnar eykst eftir nokkrar endurspeglun.
(6) Edge-coupled waveguide structure (WG-APD)
Önnur lausn til að leysa mótsögn mismunandi áhrifa þykkt frásogslags á hraða tækisins og skammtavirkni er að kynna brúntengda bylgjuleiðarabyggingu. Þessi uppbygging fer inn í ljós frá hliðinni, vegna þess að frásogslagið er mjög langt, auðvelt er að ná háum skammtanýtni og á sama tíma er hægt að gera frásogslagið mjög þunnt, sem dregur úr flutningstíma burðarefnisins. Þess vegna leysir þessi uppbygging mismunandi háð bandbreiddar og skilvirkni á þykkt frásogslagsins og búist er við að hún nái háhraða og mikilli skammtavirkni APD. Ferlið WG-APD er einfaldara en RCE APD, sem útilokar flókið undirbúningsferli DBR spegils. Þess vegna er það framkvæmanlegra á hagnýtu sviði og hentugur fyrir almenna sjóntengingu.
3. Niðurstaða
Þróun snjóflóðaljósnemifarið yfir efni og tæki. Rafeinda- og holuárekstrarjónunarhraði InP efna er nálægt InAlAs, sem leiðir til tvöfalds ferlis burðarsamhverfanna tveggja, sem gerir snjóflóðabyggingartímann lengri og hávaðann eykst. Í samanburði við hrein InAlAs efni hafa InGaAs (P) /InAlAs og In (Al) GaAs/InAlAs skammtabrunnsbyggingar aukið hlutfall árekstrajónunarstuðla, þannig að hávaðaframmistöðu getur breyst mikið. Hvað varðar uppbyggingu, eru resonator enhanced (RCE) SAGCM uppbygging og brúntengd bylgjuleiðaruppbygging (WG-APD) þróuð til að leysa mótsagnir mismunandi áhrifa þykkt frásogslags á hraða tækisins og skammtavirkni. Vegna þess hversu flókið ferlið er, þarf að kanna frekar hagnýtingu þessara tveggja mannvirkja.
Pósttími: 14-nóv-2023