דער פּרינציפּ און איצטיקע סיטואַציע פון ​​אַ לאַווינע פאָטאָדעטעקטאָר (APD פאָטאָדעטעקטאָר) טייל צוויי

דער פּרינציפּ און די איצטיקע סיטואַציע פֿוןלאַווינע פאָטאָדעטעקטאָר (APD פאָטאָדעטעקטאָר) טייל צוויי

2.2 APD טשיפּ סטרוקטור
א גלייַכבארע טשיפּ סטרוקטור איז די גרונט גאַראַנטיע פון ​​הויך-פאָרשטעלונג דעוויסעס. דער סטרוקטורעלער פּלאַן פון APD נעמט דער הויפּט אין באַטראַכט RC צייט קאָנסטאַנט, לאָך קאַפּטשערינג ביי העטעראָדזשאַנקשאַן, טרעגער טראַנזיט צייט דורך דיפּלישאַן געגנט און אַזוי ווייטער. די אַנטוויקלונג פון זיין סטרוקטור איז סאַמערייזד אונטן:

(1) גרונט־סטרוקטור
די פשוטסטע APD סטרוקטור איז באזירט אויף דער PIN פאטאדיאדע, די P ראיאן און N ראיאן זענען שטארק דאפירט, און די N-טיפ אדער P-טיפ דאבל-אפשטויסנדיקע ראיאן ווערט אריינגעפירט אין דער ארומיקער P ראיאן אדער N ראיאן צו שאפן צווייט-ראנגיקע עלעקטראנען און לאך-פאארן, כדי צו רעאליזירן די פארשטארקונג פון דעם ערשטיקן פאטא-שטראם. פאר InP סעריע מאטעריאלן, ווייל דער לאך-אימפאקט ייאניזאציע קאעפיציענט איז גרעסער ווי דער עלעקטראן-אימפאקט ייאניזאציע קאעפיציענט, ווערט דער געווינס ראיאן פון N-טיפ דאפינג געווענליך געשטעלט אין דער P ראיאן. אין אן אידעאלער סיטואציע, ווערן נאר לעכער אינדזשעקטירט אין דער געווינס ראיאן, ממילא ווערט די סטרוקטור גערופן א לאך-אינדזשעקטירטע סטרוקטור.

(2) אַבזאָרפּציע און געווינס ווערן אונטערשיידן
צוליב די ברייטע באַנד גאַפּ כאַראַקטעריסטיקס פון InP (InP איז 1.35eV און InGaAs איז 0.75eV), ווערט InP געוויינטלעך גענוצט ווי דער געווינס זאָנע מאַטעריאַל און InGaAs ווי דער אַבזאָרפּציע זאָנע מאַטעריאַל.

(3) די אַבזאָרפּציע, גראַדיענט און געווינס (SAGM) סטרוקטורן ווערן פארגעשלאגן ריספּעקטיוולי.
איצט נוצן רוב קאמערציעלע APD דעווייסעס InP/InGaAs מאטעריאל, InGaAs אלס די אבסארפציע שיכט, InP אונטער א הויכן עלעקטרישן פעלד (>5x105V/cm) אן א צוזאמענברוך, קען גענוצט ווערן אלס א געווינס זאנע מאטעריאל. פאר דעם מאטעריאל, איז דער דיזיין פון דעם APD אז דער לאווינע פראצעס ווערט געשאפן אין דעם N-טיפ InP דורך דער קאליזיע פון ​​לעכער. באטראכטנדיג דעם גרויסן אונטערשייד אין דעם באנד גאפ צווישן InP און InGaAs, מאכט דער ענערגיע לעוועל אונטערשייד פון בערך 0.4eV אין דעם וואלענס באנד די לעכער וואס ווערן גענערירט אין דעם InGaAs אבסארפציע שיכט פארשטאפט ביים העטעראדזשאנקשאן ברעג איידער זיי דערגרייכן דעם InP פארמערער שיכט און די שנעלקייט ווערט שטארק פארקלענערט, רעזולטירנדיג אין א לאנגע רעאקציע צייט און שמאלע באנדווידט פון דעם APD. דעם פראבלעם קען געלייזט ווערן דורך צולייגן אן InGaAsP איבערגאנג שיכט צווישן די צוויי מאטעריאלן.

(4) די אַבזאָרפּציע, גראַדיענט, טשאַרדזש און געווינס (SAGCM) סטרוקטורן ווערן פארגעשלאגן ריספּעקטיוולי.
כּדי ווייטער צו סטרויערן די עלעקטרישע פעלד פאַרשפּרייטונג פון די אַבזאָרפּשאַן שיכט און די געווינס שיכט, ווערט די טשאַרדזש שיכט איינגעפירט אין די מיטל פּלאַן, וואָס פֿאַרבעסערט שטארק די מיטל גיכקייט און רעספּאָנסיוונאַס.

(5) רעזאָנאַטאָר פֿאַרשטאַרקטע (RCE) SAGCM סטרוקטור
אין דעם אויבנדערמאנטן אָפּטימאַלן פּלאַן פון טראַדיציאָנעלע דעטעקטאָרן, מוזן מיר זיך שטעלן אַנטקעגן דעם פאַקט אַז די גרעב פון דער אַבזאָרפּציע שיכט איז אַ קעגנזייַטיקער פאַקטאָר פֿאַר דער גיכקייט פון דעם מיטל און קוואַנטום עפעקטיווקייט. די דין גרעב פון דער אַבזאָרפּציע שיכט קען רעדוצירן די טרעגער טראַנזיט צייט, אַזוי אַ גרויסע באַנדברייט קען באַקומען ווערן. אָבער, אין דער זעלבער צייט, כּדי צו באַקומען העכערע קוואַנטום עפעקטיווקייט, דאַרף די אַבזאָרפּציע שיכט האָבן אַ גענוגיקע גרעב. די לייזונג צו דעם פּראָבלעם קען זיין די רעזאָנאַנט קאַוואַטי (RCE) סטרוקטור, דאָס הייסט, דער פאַרשפּרייטער בראַג רעפלעקטאָר (DBR) איז דיזיינד אין דער אונטערשטער און אויבערשטער טייל פון דעם מיטל. דער DBR שפּיגל באַשטייט פון צוויי מינים מאַטעריאַלן מיט נידעריקן רעפראַקטיוון אינדעקס און הויך רעפראַקטיוון אינדעקס אין סטרוקטור, און די צוויי וואַקסן אָלטערנאַטיוו, און די גרעב פון יעדער שיכט טרעפט די אינצידענטע ליכט כוואַליע לענג 1/4 אין דעם האַלב-קאָנדוקטאָר. די רעזאָנאַטאָר סטרוקטור פון דעם דעטעקטאָר קען טרעפן די גיכקייט רעקווייערמענץ, די גרעב פון דער אַבזאָרפּציע שיכט קען געמאַכט ווערן זייער דין, און די קוואַנטום עפעקטיווקייט פון דעם עלעקטראָן ווערט געוואקסן נאָך עטלעכע רעפלעקשאַנז.

(6) ברעג-געקאפלט וועיווגייד סטרוקטור (WG-APD)
נאך א לייזונג צו לייזן דעם קעגנזאץ פון די פארשידענע עפעקטן פון אבסארפציע שיכט גרעב אויף די אפאראט שנעלקייט און קוואנטום עפעקטיווקייט איז צו איינפירן א ברעג-געקאפלט וועיווגייד סטרוקטור. די סטרוקטור גייט אריין אין ליכט פון דער זייט, ווייל די אבסארפציע שיכט איז זייער לאנג, איז גרינג צו באקומען הויכע קוואנטום עפעקטיווקייט, און אין דער זעלבער צייט קען די אבסארפציע שיכט געמאכט ווערן זייער דין, וואס פארקלענערט די טרעגער טראַנזיט צייט. דעריבער, לייזט די סטרוקטור די פארשידענע אפהענגיקייט פון באַנדווידט און עפעקטיווקייט אויף די גרעב פון די אבסארפציע שיכט, און מען ערווארטעט אז זי וועט דערגרייכן הויכע ראטע און הויכע קוואנטום עפעקטיווקייט APD. דער פראצעס פון WG-APD איז פשוטער ווי דער פון RCE APD, וואס עלימינירט דעם קאמפליצירטן צוגרייטונג פראצעס פון DBR שפיגל. דעריבער, איז עס מער מעגליך אין דעם פראקטישן פעלד און פאסיג פאר א געמיינזאמע פלאך אפטישע פארבינדונג.

3. מסקנא
די אַנטוויקלונג פֿון אַ לאַווינעפאָטאָדעטעקטאָרמאַטעריאַלן און דעוויסעס ווערט איבערגעקוקט. די עלעקטראָן און לאָך קאָליזיע ייאַניזאַציע ראַטעס פון InP מאַטעריאַלן זענען נאָענט צו יענע פון ​​InAlAs, וואָס פירט צו דעם טאָפּלטן פּראָצעס פון די צוויי טרעגער סימביאָנס, וואָס מאַכט די לאַווינע בילדינג צייט לענגער און די ראַש געוואקסן. קאַמפּערד צו ריין InAlAs מאַטעריאַלן, InGaAs (P) /InAlAs און In (Al) GaAs/InAlAs קוואַנטום קוואל סטראַקטשערז האָבן אַ געוואקסן פאַרהעלטעניש פון קאָליזיע ייאַניזאַציע קאָואַפישאַנץ, אַזוי די ראַש פאָרשטעלונג קען זיין זייער געביטן. אין טערמינען פון סטרוקטור, רעזאָנאַטאָר ענהאַנסט (RCE) SAGCM סטרוקטור און ברעג-קאָפּלעד כוואַליעגייד סטרוקטור (WG-APD) זענען דעוועלאָפּעד צו סאָלווע די קאַנטראַדיקשאַנז פון פאַרשידענע יפעקס פון אַבזאָרפּשאַן שיכטע גרעב אויף מיטל גיכקייַט און קוואַנטום עפעקטיווקייַט. רעכט צו דער קאָמפּלעקסיטי פון דעם פּראָצעס, די פול פּראַקטיש אַפּלאַקיישאַן פון די צוויי סטראַקטשערז דאַרף צו זיין ווייַטער יקספּלאָרד.