דער פּרינציפּ און פאָרשטעלן סיטואַציע פון ​​לאַווינע פאָטאָדעטעקטאָר (אַפּד פאָטאָדעטעקטאָר) טייל איין

אַבסטראַקט: די גרונט סטרוקטור און אַרבעט פּרינציפּ פון לאַווינע פאָטאָדעטעקטאָר (APD פאָטאָדעטעקטאָר) זענען באַקענענ, די עוואָלוציע פּראָצעס פון די מיטל סטרוקטור איז אַנאַלייזד, די קראַנט פאָרשונג סטאַטוס איז סאַמערייזד, און די צוקונפֿט אַנטוויקלונג פון APD איז פּראָספּעקטיוולי געלערנט.

1. הקדמה
א פאָטאָדעטעקטאָר איז אַ מיטל וואָס קאַנווערץ ליכט סיגנאַלז אין עלעקטריקאַל סיגנאַלז. אין אסעמיקאַנדאַקטער פאָטאָדעטעקטאָר, די פאָטאָ-דזשענערייטאַד טרעגער יקסייטאַד דורך די אינצידענט פאָטאָן גייט אריין די פונדרויסנדיק קרייַז אונטער די געווענדט פאָרורטייל וואָולטידזש און פארמען אַ מעזשעראַבאַל פאָטאָקוררענט. אפילו אין די מאַקסימום ריספּאַנסיוונאַס, אַ PIN פאָטאָדיאָדע קענען בלויז פּראָדוצירן אַ פּאָר פון עלעקטראָן-לאָך פּערז, וואָס איז אַ מיטל אָן ינערלעך געווינען. פֿאַר מער ריספּאַנסיוונאַס, אַ לאַווינע פאָטאָדיאָד (APD) קענען זיין געוויינט. די אַמפּלאַפאַקיישאַן ווירקונג פון APD אויף Photocurrent איז באזירט אויף די ייאַנאַזיישאַן צונויפשטויס ווירקונג. אונטער געוויסע באדינגונגען קענען די פארשנעלערטע עלעקטראנען און לעכער קריגן גענוג ענערגיע זיך צו צונויפשטויסן מיט די לאטס צו פראדוצירן א נייע פּאָר פון עלעקטראָן-לאָך פּאָרן. דער פּראָצעס איז אַ קייט רעאַקציע, אַזוי אַז די פּאָר פון עלעקטראָן-לאָך פּערז דזשענערייטאַד דורך ליכט אַבזאָרפּשאַן קענען פּראָדוצירן אַ גרויס נומער פון עלעקטראָן-לאָך פּערז און פאָרעם אַ גרויס צווייטיק פאָטאָשטראָם. דעריבער, APD האט הויך ריספּאַנסיוונאַס און ינערלעך געווינס, וואָס ימפּרוווז די סיגנאַל-צו-ראַש פאַרהעלטעניש פון די מיטל. APD וועט דער הויפּט זיין געניצט אין לאַנג-ווייַטקייט אָדער קלענערער אָפּטיש פיברע קאָמוניקאַציע סיסטעמען מיט אנדערע לימיטיישאַנז אויף די באקומען אָפּטיש מאַכט. דערווייַל, פילע אָפּטיש מיטל עקספּערץ זענען זייער אָפּטימיסטיש וועגן די פּראַספּעקס פון APD, און גלויבן אַז די פאָרשונג פון APD איז נייטיק צו פאַרבעסערן די אינטערנאַציאָנאַלע קאַמפּעטיטיווניס פון פֿאַרבונדענע פעלדער.

2. טעכניש אַנטוויקלונג פוןלאַווינע פאָטאָדעטעקטאָר(APD פאָטאָדעטעקטאָר)

2.1 מאַטעריאַלס
(1)מיט פאָטאָדעטעקטאָר
סי מאַטעריאַל טעכנאָלאָגיע איז אַ דערוואַקסן טעכנאָלאָגיע וואָס איז וויידלי געניצט אין די פעלד פון מיקראָעלעקטראָניקס, אָבער עס איז נישט פּאַסיק פֿאַר דער צוגרייטונג פון דעוויסעס אין די ווייוולענגט קייט פון 1.31 מם און 1.55 מם וואָס זענען בכלל אנגענומען אין די פעלד פון אָפּטיש קאָמוניקאַציע.

(2)גע
כאָטש די ספּעקטראַל ענטפער פון Ge APD איז פּאַסיק פֿאַר די באדערפענישן פון נידעריק אָנווער און נידעריק דיספּערסיאָן אין אָפּטיש פיברע טראַנסמיסיע, עס זענען גרויס שוועריקייטן אין דער צוגרייטונג פּראָצעס. אין דערצו, גע ס עלעקטראָן און לאָך ייאַנאַזיישאַן קורס פאַרהעלטעניש איז נאָענט צו () 1, אַזוי עס איז שווער צו צוגרייטן הויך-פאָרשטעלונג אַפּד דעוויסעס.

(3)In0.53Ga0.47As/InP
עס איז אַן עפעקטיוו אופֿן צו אויסקלייַבן In0.53Ga0.47As ווי די ליכט אַבזאָרפּשאַן שיכטע פון ​​APD און InP ווי די מאַלטאַפּלייער שיכטע. די אַבזאָרפּשאַן שפּיץ פון In0.53Ga0.47As מאַטעריאַל איז 1.65 מם, 1.31 מם, 1.55 מם ווייוולענגט איז וועגן 104 קם -1 הויך אַבזאָרפּשאַן קאָואַפישאַנט, וואָס איז דערווייַל די בילכער מאַטעריאַל פֿאַר די אַבזאָרפּשאַן שיכטע פון ​​ליכט דיטעקטער.

(4)InGaAs פאָטאָדעטעקטאָר/ איןפאָטאָדעטעקטאָר
דורך סאַלעקטינג InGaAsP ווי די ליכט אַבזאָרבינג שיכטע און InP ווי די מאַלטאַפּלייער שיכטע, APD מיט אַ ענטפער ווייוולענגט פון 1-1.4 מם, הויך קוואַנטום עפעקטיווקייַט, נידעריק טונקל קראַנט און הויך לאַווינע געווינען קענען זיין צוגעגרייט. דורך סאַלעקטינג פאַרשידענע צומיש קאַמפּאָונאַנץ, דער בעסטער פאָרשטעלונג פֿאַר ספּעציפיש ווייוולענגטס איז אַטשיווד.

(5)InGaAs/InAlAs
In0.52Al0.48As מאַטעריאַל האט אַ באַנד ריס (1.47eV) און טוט נישט אַרייַנציען אין די ווייוולענגט קייט פון 1.55 מם. עס איז זאָגן אַז דין In0.52Al0.48As עפּיטאַקסיאַל שיכטע קענען באַקומען בעסער געווינען קעראַקטעריסטיקס ווי InP ווי אַ מולטיפּליקאַטאָר שיכטע אונטער די צושטאַנד פון ריין עלעקטראָן ינדזשעקשאַן.

(6) InGaAs/InGaAs (P) /InAlAs און InGaAs/In (Al) GaAs/InAlAs
די פּראַל ייאַנאַזיישאַן קורס פון מאַטעריאַלס איז אַ וויכטיק פאַקטאָר וואָס אַפעקץ די פאָרשטעלונג פון APD. די רעזולטאַטן ווייַזן אַז די צונויפשטויס ייאַנאַזיישאַן קורס פון די מאַלטאַפּלייער שיכטע קענען זיין ימפּרוווד דורך ינטראַדוסינג InGaAs (P) / InAlAs און אין (Al) GaAs / InAlAs סופּערלאַטאַס סטראַקטשערז. דורך ניצן די סופּערלאַטאַס סטרוקטור, די באַנד ינזשעניעריע קענען קינסטלעך קאָנטראָלירן די אַסיממעטריק באַנד ברעג דיסקאַנטיניואַטי צווישן די קאַנדאַקשאַן באַנד און די וואַלענס באַנד וואַלועס, און ענשור אַז די קאַנדאַקשאַן באַנד דיסקאַנטיניואַטי איז פיל גרעסערע ווי די וואַלענס באַנד דיסקאַנטיניואַטי (ΔEc>>ΔEv). קאַמפּערד מיט InGaAs פאַרנעם מאַטעריאַלס, InGaAs / InAlAs קוואַנטום געזונט עלעקטראָן ייאַנאַזיישאַן קורס (אַ) איז באטייטיק געוואקסן, און עלעקטראָנס און האָלעס באַקומען עקסטרע ענערגיע. רעכט צו ΔEc>>ΔEv, עס קענען זיין דערוואַרט אַז די ענערגיע גאַינעד דורך עלעקטראָנס ינקריסיז די עלעקטראָן ייאַנאַזיישאַן קורס פיל מער ווי די צושטייַער פון לאָך ענערגיע צו לאָך ייאַנאַזיישאַן קורס (ב). די פאַרהעלטעניש (ק) פון עלעקטראָן ייאַנאַזיישאַן קורס צו לאָך ייאַנאַזיישאַן קורס ינקריסיז. דעריבער, הויך געווינען-באַנדווידט פּראָדוקט (GBW) און נידעריק ראַש פאָרשטעלונג קענען זיין באקומען דורך אַפּלייינג סופּערלאַטאַס סטראַקטשערז. אָבער, דעם InGaAs / InAlAs קוואַנטום געזונט סטרוקטור APD, וואָס קענען פאַרגרעסערן די ק ווערט, איז שווער צו צולייגן צו אָפּטיש ריסיווערז. דאָס איז ווייַל די מאַלטאַפּלייער פאַקטאָר וואָס אַפעקץ די מאַקסימום ריספּאַנסיוונאַס איז לימיטעד דורך די טונקל קראַנט, נישט די מאַלטאַפּלייער ראַש. אין דעם סטרוקטור, דער פינצטער קראַנט איז דער הויפּט געפֿירט דורך די טאַנאַלינג ווירקונג פון די InGaAs געזונט שיכטע מיט אַ שמאָל באַנד ריס, אַזוי די הקדמה פון אַ ברייט-באַנד ריס קוואַטערנערי צומיש, אַזאַ ווי InGaAsP אָדער InAlGaAs, אַנשטאָט פון InGaAs ווי די געזונט שיכטע. פון די קוואַנטום געזונט סטרוקטור קענען פאַרשטיקן די טונקל קראַנט.