Принцип і нинішня ситуаціяфотодетектор лавини (Photodetector APD) Частина друга
2.2 Структура мікросхеми APD
Розумна структура мікросхеми є основною гарантією високопродуктивних пристроїв. Структурна конструкція APD в основному враховує постійний час RC, захоплення отвору при гетероперехідній роботі, час транспорту через область виснаження тощо. Розвиток її структури узагальнено нижче:
(1) Основна структура
Найпростіша структура APD заснована на PIN-фотодіодах, області P та N область сильно допедується, а область N-типу або P-типу вводиться в сусідній області P або N для генерації вторинних електронів та пар отвору, щоб реалізувати ампліфікацію первинного фотопурту. Для матеріалів серії INP, оскільки коефіцієнт іонізації удару отвору більший, ніж коефіцієнт іонізації електронів, область посилення допінгу N-типу зазвичай розміщується в області Р. В ідеальній ситуації в введення в область посилення вводиться лише отвори, тому ця структура називається структурою, що вводиться.
(2) Розрізняють поглинання та посилення
Через широкі характеристики зазору смуги INP (INP дорівнює 1,35ЕВ, а IngaAS - 0,75EV), INP зазвичай використовується як матеріал зонування та інгаас як матеріал зони поглинання.
(3) Структури поглинання, градієнта та посилення (SAGM) пропонуються відповідно
В даний час більшість комерційних пристроїв APD використовують матеріал INP/Ingaas, IngaAS як шар поглинання, INP під високим електричним полем (> 5x105V/см) без поломки, може використовуватися як матеріал зонування посилення. Для цього матеріалу конструкція цього APD полягає в тому, що процес лавин утворюється в INP N-типу шляхом зіткнення отворів. Враховуючи велику різницю в проміжку смуг між INP та IngaA, різниця рівня енергії приблизно 0,4EV у валентній смузі робить отвори, що генеруються в шарі поглинання IngaAS, що перешкоджає на гетероперехідному краю, перш ніж досягти багатоповерхового шару INP, і швидкість значно зменшується, що призводить до тривалого часу реагування та вузької пропускної здатності цього APD. Цю проблему можна вирішити, додавши між двома матеріалами перехідного шару IngaASP.
(4) Структури поглинання, градієнта, заряду та посилення (SAGCM) пропонуються відповідно
Для подальшого регулювання розподілу електричного поля шару поглинання та шару посилення шар заряду вводиться в конструкцію пристрою, що значно покращує швидкість та чутливість пристрою.
(5) Структура SAGCM RESONATOR (RCE)
У наведеній вище оптимальній конструкції традиційних детекторів ми повинні зіткнутися з тим, що товщина шару поглинання є суперечливим фактором швидкості та квантової ефективності. Тонка товщина поглинаючого шару може скоротити час транспорту носія, тому можна отримати велику пропускну здатність. Однак, в той же час, щоб отримати більш високу квантову ефективність, шар поглинання повинен мати достатню товщину. Рішенням цієї проблеми може бути резонансна структура порожнини (RCE), тобто розподілений відбивач Брегга (DBR) розроблений внизу та вгорі пристрою. Дзеркало DBR складається з двох видів матеріалів з низьким показником заломлення та високим показником заломлення в структурі, а два ростуть по черзі, а товщина кожного шару відповідає падаючій довжині хвилі світла 1/4 у напівпровіднику. Структура резонатора детектора може відповідати вимогам швидкості, товщина шару поглинання може бути дуже тонкою, а квантова ефективність електрона збільшується після декількох відбитків.
(6) Структура хвилеводу, пов'язаної з крайом (WG-APD)
Ще одне рішення для вирішення суперечності різного впливу товщини шару поглинання на швидкість пристрою та квантова ефективність полягає у введенні структури хвилеводу, пов'язаної з країною. Ця структура входить до світла збоку, оскільки шар поглинання дуже довгий, легко отримати високу квантову ефективність, і в той же час шар поглинання може бути дуже тонким, скорочуючи час транспорту носія. Тому ця структура вирішує різну залежність пропускної здатності та ефективність товщини шару поглинання, і, як очікується, досягне високої швидкості та високої квантової ефективності APD. Процес WG-APD простіший, ніж у RCE APD, що виключає складний процес підготовки дзеркала DBR. Тому він більш здійсненний у практичній галузі та підходить для загального площинного оптичного зв’язку.
3. Висновок
Розвиток лавинифотодетекторМатеріали та пристрої переглядаються. Швидкість іонізації електронної та отвору матеріалів INP близькі до частоти Inalas, що призводить до подвійного процесу двох симбіонів -носія, що робить час будівництва лавини довше, а шум збільшується. Порівняно з чистими матеріалами InALAS, IngaAs (P) /Inalas та в (AL) Quantum Quantum Contrutes Quantum Contrums мають посилене співвідношення коефіцієнтів іонізації зіткнення, тому шумові показники можна значно змінити. З точки зору структури, для вирішення суперечностей різного впливу товщини шару поглинання на швидкість пристрою та квантової ефективності. Через складність процесу необхідно вивчити повне практичне застосування цих двох структур.
Час посади: 14-2023 листопада