לעצטע אַדוואַנסאַז אין הויך סענסיטיוויטי לאַווינע פאָטאָדעטעקטאָרס

לעצטע פארשריטן איןהויך סענסיטיוויטי לאַווינע פאָטאָדעטעקטאָרס

צימער טעמפּעראַטור הויך סענסיטיוויטי 1550 נםלאַווינע פאָטאָדיאָד דעטעקטאָר

אין דער נאָענטער אינפֿראַרויט (SWIR) באַנד, ווערן הויך-סענסיטיוויטי הויך-גיכקייט לאַווינע דיאָדן וויידלי גענוצט אין אָפּטאָעלעקטראָנישע קאָמוניקאַציע און לידאַר אַפּליקאַציעס. אָבער, די איצטיקע נאָענט-אינפֿראַרויט לאַווינע פֿאָטאָדיאָדע (APD) דאָמינירט דורך אינדיום גאַליום אַרסעניק לאַווינע ברייקדאַון דיאָד (InGaAs APD) איז שטענדיק געווען באַגרענעצט דורך די ראַנדאָם קאָליזיע ייאַניזאַציע ראַש פון טראַדיציאָנעלע מולטיפּלייער ראַיאָן מאַטעריאַלן, אינדיום פאָספידע (InP) און אינדיום אַלומינום אַרסעניק (InAlAs), וואָס רעזולטירט אין אַ באַטייטיק רעדוקציע אין דער סענסיטיוויטי פון די מיטל. איבער די יאָרן, זוכן פילע פאָרשער אַקטיוו פֿאַר נייַע האַלב-קאָנדוקטאָר מאַטעריאַלן וואָס זענען קאָמפּאַטיבל מיט InGaAs און InP אָפּטאָעלעקטראָנישע פּלאַטפאָרמע פּראָצעסן און האָבן אַולטראַ-נידעריק ימפּאַקט ייאַניזאַציע ראַש פאָרשטעלונג ענלעך צו מאַסע סיליקאָן מאַטעריאַלן.

דער אינאָוואַטיווער 1550 נאַנאָמעטער לאַווינע פאָטאָדיאָדע דעטעקטאָר העלפֿט די אַנטוויקלונג פֿון לידאַר סיסטעמען

א מאַנשאַפֿט פֿון פֿאָרשער אין פֿאַראייניקטן קעניגרייך און די פֿאַראייניקטע שטאַטן האָבן צום ערשטן מאָל מצליח געווען צו אַנטוויקלען אַ נײַעם 1550 נאַנאָמעטער APD פֿאָטאָדעטעקטאָר מיט אַ גאָר הויכער סענסיטיוויטי (לאַווינע פאָטאָדעטעקטאָר), אַ דורכברוך וואָס צוזאָגט צו שטארק פֿאַרבעסערן די פאָרשטעלונג פון LiDAR סיסטעמען און אַנדערע אָפּטאָעלעקטראָניק אַפּלאַקיישאַנז.

נייע מאַטעריאַלן פאָרשלאָגן שליסל מעלות

דער הויכפּונקט פון דער פאָרשונג איז די ינאָוואַטיווע נוצן פון מאַטעריאַלן. די פאָרשער האָבן אויסגעקליבן GaAsSb ווי די אַבזאָרפּציע שיכט און AlGaAsSb ווי די מולטיפּלייער שיכט. דער פּלאַן איז אַנדערש פון טראַדיציאָנעלן InGaAs/InP און ברענגט באַדייטנדיקע מעלות:

1.GaAsSb אַבזאָרפּשאַן שיכט: GaAsSb האט אַ ענלעכן אַבזאָרפּשאַן קאָעפֿיציענט צו InGaAs, און דער איבערגאַנג פֿון GaAsSb אַבזאָרפּשאַן שיכט צו AlGaAsSb (מולטיפּלייער שיכט) איז גרינגער, וואָס רעדוצירט דעם טראַפּ עפֿעקט און פֿאַרבעסערט די שנעלקייט און אַבזאָרפּשאַן עפֿעקטיווקייט פֿון דעם מיטל.

2. AlGaAsSb מולטיפּלייער שיכט: די AlGaAsSb מולטיפּלייער שיכט איז העכער ווי די טראדיציאנעלע InP און InAlAs מולטיפּלייער שיכט אין פאָרשטעלונג. דאָס שפּיגלט זיך אָפּ דער הויפּט אין הויכן געווינס ביי צימער טעמפּעראַטור, הויכן באַנדווידט און גאָר נידעריקן איבעריקן ראַש.

מיט אויסגעצייכנטע פאָרשטעלונג אינדיקאַטאָרן

דער נײַערAPD פאָטאָדעטעקטאָר(לאַווינע פאָטאָדיאָדע דעטעקטאָר) אָפפערט אויך באַדייטנדיקע פֿאַרבעסערונגען אין פאָרשטעלונג מעטריקס:

1. אולטרא-הויכע געווינס: דער אולטרא-הויכער געווינס פון 278 איז דערגרייכט געוואָרן ביי צימער טעמפּעראַטור, און לעצטנס האָט ד"ר דזשין קסיאַאָ פֿאַרבעסערט די סטרוקטור אָפּטימיזאַציע און פּראָצעס, און דער מאַקסימום געווינס איז געוואַקסן צו M=1212.

2. זייער נידעריגע ראַש: ווייזט זייער נידעריגע איבעריגע ראַש (F < 3, געווינס M = 70; F<4, געווינס M=100).

3. הויכע קוואַנטום עפעקטיווקייט: אונטער דער מאַקסימום געווינס, איז די קוואַנטום עפעקטיווקייט אַזוי הויך ווי 5935.3%. שטאַרקע טעמפּעראַטור סטאַביליטעט: ברייקדאַון סענסיטיוויטי ביי נידעריק טעמפּעראַטור איז וועגן 11.83 mV/K.

פיגור 1 איבעריגע ראַש פון APDפאָטאָדעטעקטאָר דעוויסעסקאַמפּערד מיט אַנדערע APD פאָטאָדעטעקטאָרן

ברייטע אַפּליקאַציע פּראַספּעקטן

די נייע APD האט וויכטיגע אימפליקאציעס פאר לידאר סיסטעמען און פאטאן אפליקאציעס:

1. פֿאַרבעסערט סיגנאַל-צו-ראַש פאַרהעלטעניש: די הויך געווינס און נידעריק ראַש קעראַקטעריסטיקס פֿאַרבעסערן באַדייטנד די סיגנאַל-צו-ראַש פאַרהעלטעניש, וואָס איז קריטיש פֿאַר אַפּלאַקיישאַנז אין פאָטאָן-אַרעם סביבות, אַזאַ ווי גרין־הויז גאַז מאָניטאָרינג.

2. שטאַרקע קאָמפּאַטאַביליטי: דער נײַער APD פֿאָטאָדעטעקטאָר (לאַווינע פֿאָטאָדעטעקטאָר) איז דיזיינד צו זײַן קאָמפּאַטיבל מיט איצטיקע אינדיום פֿאָספֿיד (InP) אָפּטאָעלעקטראָניק פּלאַטפֿאָרמעס, וואָס גאַראַנטירט אַ נאָטלאָזע אינטעגראַציע מיט עקזיסטירנדיקע קאמערציעלע קאָמוניקאַציע סיסטעמען.

3. הויך אפעראציאנעלע עפעקטיווקייט: עס קען אפערירן עפעקטיוו ביי צימער טעמפעראטור אן קאמפליצירטע קיל-מעכאניזמען, וואס פארפּשוטערט דיפּלוימאַנט אין פארשידענע פראקטישע אנווענדונגען.

די אַנטוויקלונג פֿון דעם נײַעם 1550 נאַנאָמעטער SACM APD פֿאָטאָדעטעקטאָר (לאַווינע פֿאָטאָדעטעקטאָר) רעפּרעזענטירט אַ גרויסן דורכברוך אין דעם פֿעלד. עס אַדרעסירט שליסל לימיטאַציעס פֿאַרבונדן מיט איבעריקן ראַש און געווינס באַנדווידט פּראָדוקטן אין טראַדיציאָנעלע APD פֿאָטאָדעטעקטאָר (לאַווינע פֿאָטאָדעטעקטאָר) דיזיינז. מען ערוואַרטעט אַז די כידעש וועט פֿאַרשטאַרקן די מעגלעכקייטן פֿון לידאַר סיסטעמען, ספּעציעל אין אַנמאַנד לידאַר סיסטעמען, ווי אויך פֿרײַ-פּלאַץ קאָמוניקאַציע.