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

דער פּרינציפּ און פאָרשטעלן סיטואַציע פוןלאַווינע פאָטאָדעטעקטאָר (APD פאָטאָדעטעקטאָר) צװײטן טײל

2.2 אַפּד שפּאָן סטרוקטור
גלייַך שפּאָן סטרוקטור איז די גרונט גאַראַנטירן פון הויך פאָרשטעלונג דעוויסעס. די סטראַקטשעראַל פּלאַן פון APD קאַנסידערד דער הויפּט RC צייט קעסיידערדיק, לאָך כאַפּן ביי העטעראָדזשונקטיאָן, טרעגער דורכפאָר צייט דורך דיפּלישאַן געגנט און אַזוי אויף. די אַנטוויקלונג פון זייַן סטרוקטור איז סאַמערייזד אונטן:

(1) יקערדיק סטרוקטור
די סימפּלאַסט אַפּד סטרוקטור איז באזירט אויף די PIN פאָטאָדיאָדע, די פּ געגנט און ען געגנט זענען שווער דאָפּט, און די N-טיפּ אָדער P-טיפּ דאַבאַלד אָפּטרייַביק געגנט איז באַקענענ אין די שכייניש פּ געגנט אָדער N געגנט צו דזשענערייט צווייטיק עלעקטראָנס און לאָך פּערז, אַזוי ווי צו פאַרשטיין די אַמפּלאַפאַקיישאַן פון די ערשטיק פאָטאָקוררענט. פֿאַר ינפּ סעריע מאַטעריאַלס, ווייַל די לאָך פּראַל ייאַנאַזיישאַן קאָואַפישאַנט איז גרעסער ווי די עלעקטראָן פּראַל ייאַנאַזיישאַן קאָואַפישאַנט, די געווינס געגנט פון N-טיפּ דאָפּינג איז יוזשאַוואַלי געשטעלט אין די פּ געגנט. אין אַ ידעאַל סיטואַציע, בלויז האָלעס זענען ינדזשעקטיד אין די געווינס געגנט, אַזוי דעם סטרוקטור איז גערופן אַ לאָך-ינדזשעקטיד סטרוקטור.

(2) אַבזאָרפּשאַן און געווינען זענען אונטערשיידן
רעכט צו דער ברייט באַנד ריס טשאַראַקטעריסטיקס פון InP (InP איז 1.35eV און InGaAs איז 0.75eV), InP איז יוזשאַוואַלי געניצט ווי די געווינען זאָנע מאַטעריאַל און InGaAs ווי די אַבזאָרפּשאַן זאָנע מאַטעריאַל.

(3) די אַבזאָרפּשאַן, גראַדיענט און געווינען (SAGM) סטראַקטשערז זענען פארגעלייגט ריספּעקטיוולי
דערווייַל, רובֿ געשעפט אַפּד דעוויסעס נוצן InP / InGaAs מאַטעריאַל, InGaAs ווי די אַבזאָרפּשאַן שיכטע, InP אונטער הויך עלעקטריק פעלד (> 5 קס 105 וו / סענטימעטער) אָן ברייקדאַון, קענען זיין געוויינט ווי אַ געווינס זאָנע מאַטעריאַל. פֿאַר דעם מאַטעריאַל, דער פּלאַן פון דעם אַפּד איז אַז די לאַווינע פּראָצעס איז געשאפן אין די N-טיפּ ינפּ דורך די צונויפשטויס פון האָלעס. קאָנסידערינג די גרויס חילוק אין די באַנד ריס צווישן InP און InGaAs, די ענערגיע מדרגה חילוק פון וועגן 0.4eV אין די וואַלענס באַנד מאכט די האָלעס דזשענערייטאַד אין די InGaAs אַבזאָרפּשאַן שיכטע אַבסטראַקטיד אין די העטעראַדזשונקטיאָן ברעג איידער דערגרייכן די InP מאַלטאַפּלייער שיכטע און די גיכקייַט איז זייער שטאַרק. רידוסט, ריזאַלטינג אין אַ לאַנג ענטפער צייט און שמאָל באַנדווידט פון דעם APD. דעם פּראָבלעם קענען זיין סאַלווד דורך אַדינג אַ InGaAsP יבערגאַנג שיכטע צווישן די צוויי מאַטעריאַלס.

(4) די אַבזאָרפּשאַן, גראַדיענט, אָפּצאָל און געווינען (SAGCM) סטראַקטשערז זענען ריספּעקטיוולי פארגעלייגט
אין סדר צו ווייַטער סטרויערן די עלעקטריק פעלד פאַרשפּרייטונג פון די אַבזאָרפּשאַן שיכטע און די געווינס שיכטע, די אָפּצאָל שיכטע איז באַקענענ אין די מיטל פּלאַן, וואָס זייער ימפּרוווז די מיטל גיכקייַט און ריספּאַנסיוונאַס.

(5) רעסאָנאַטאָר ענכאַנסט (רסע) סאַגקם סטרוקטור
אין די אויבן אָפּטימאַל פּלאַן פון טראדיציאנעלן דעטעקטאָרס, מיר מוזן פּנים די פאַקט אַז די גרעב פון די אַבזאָרפּשאַן שיכטע איז אַ קאַנטראַדיקטערי פאַקטאָר פֿאַר די מיטל גיכקייַט און קוואַנטום עפעקטיווקייַט. די דין גרעב פון די אַבזאָרבינג שיכטע קענען רעדוצירן די טראַנספּאָרט צייט פון די טראַנספּאָרט, אַזוי אַ גרויס באַנדווידט קענען זיין באקומען. אָבער, אין דער זעלביקער צייט, צו באַקומען אַ העכער קוואַנטום עפעקטיווקייַט, די אַבזאָרפּשאַן שיכטע דאַרף האָבן אַ גענוג גרעב. די לייזונג צו דעם פּראָבלעם קענען זיין די רעזאַנאַנט קאַוואַטי (RCE) סטרוקטור, דאָס איז, די צעשיקט בראַגג רעפלעקטאָר (DBR) איז דיזיינד אין די דנאָ און שפּיץ פון די מיטל. דער DBR שפּיגל באשטייט פון צוויי מינים פון מאַטעריאַלס מיט אַ נידעריק רעפראַקטיווע אינדעקס און הויך רעפראַקטיווע אינדעקס אין סטרוקטור, און די צוויי וואַקסן אָלטערנאַטלי, און די גרעב פון יעדער שיכטע טרעפן די אינצידענט ליכט ווייוולענגט 1/4 אין די סעמיקאַנדאַקטער. די רעזאַנאַטאָר סטרוקטור פון די דעטעקטאָר קענען טרעפן די גיכקייַט רעקווירעמענץ, די גרעב פון די אַבזאָרפּשאַן שיכטע קענען זיין געמאכט זייער דין, און די קוואַנטום עפעקטיווקייַט פון די עלעקטראָן איז געוואקסן נאָך עטלעכע ריפלעקשאַנז.

(6) ברעג-קאַפּט וואַוועגייד סטרוקטור (WG-APD)
אן אנדער לייזונג צו סאָלווע די סטירע פון ​​פאַרשידענע יפעקץ פון אַבזאָרפּשאַן שיכטע גרעב אויף מיטל גיכקייַט און קוואַנטום עפעקטיווקייַט איז צו באַקענען ברעג-קאַפּט וואַוועגייד סטרוקטור. די סטרוקטור קומט אין ליכט פֿון די זייַט, ווייַל די אַבזאָרפּשאַן שיכטע איז זייער לאַנג, עס איז גרינג צו באַקומען הויך קוואַנטום עפעקטיווקייַט, און אין דער זעלביקער צייט, די אַבזאָרפּשאַן שיכטע קענען זיין געמאכט זייער דין, רידוסינג די טראַנספּאָרט צייט פון טראַנספּאָרט. דעריבער, דעם סטרוקטור סאַלווז די פאַרשידענע אָפענגיקייַט פון באַנדווידט און עפעקטיווקייַט אויף די גרעב פון די אַבזאָרפּשאַן שיכטע, און איז געריכט צו דערגרייכן הויך קורס און הויך קוואַנטום עפעקטיווקייַט APD. דער פּראָצעס פון WG-APD איז סימפּלער ווי דער פון RCE APD, וואָס ילימאַנייץ די קאָמפּליצירט צוגרייטונג פּראָצעס פון DBR שפּיגל. דעריבער, עס איז מער פיזאַבאַל אין די פּראַקטיש פעלד און פּאַסיק פֿאַר פּראָסט פלאַך אָפּטיש קשר.

3. מסקנא
די אַנטוויקלונג פון לאַווינעפאָטאָדעטעקטאָרמאַטעריאַלס און דעוויסעס זענען ריוויוד. די עלעקטראָן און לאָך צונויפשטויס ייאַנאַזיישאַן ראַטעס פון InP מאַטעריאַלס זענען נאָענט צו די פון InAlAs, וואָס פירט צו די טאָפּל פּראָצעס פון די צוויי טרעגער סימביאָנס, וואָס מאכט די לאַווינע בנין צייט מער און די ראַש געוואקסן. קאַמפּערד מיט ריין InAlAs מאַטעריאַלס, InGaAs (P) / InAlAs און In (Al) GaAs / InAlAs קוואַנטום געזונט סטראַקטשערז האָבן אַ געוואקסן פאַרהעלטעניש פון צונויפשטויס ייאַנאַזיישאַן קאָואַפישאַנץ, אַזוי די ראַש פאָרשטעלונג קענען זיין זייער געביטן. אין טערמינען פון סטרוקטור, רעסאָנאַטאָר ענכאַנסט (RCE) SAGCM סטרוקטור און ברעג-קאַפּאַלד וואַוועגייד סטרוקטור (WG-APD) זענען דעוועלאָפּעד אין סדר צו סאָלווע די קאַנטראַדיקשאַנז פון פאַרשידענע יפעקץ פון אַבזאָרפּשאַן שיכטע גרעב אויף מיטל גיכקייַט און קוואַנטום עפעקטיווקייַט. רעכט צו דער קאַמפּלעקסיטי פון דעם פּראָצעס, די פול פּראַקטיש אַפּלאַקיישאַן פון די צוויי סטראַקטשערז דאַרף זיין ווייַטער יקספּלאָרד.