Geàrr-chunntas: Structar bunaiteach agus prionnsapal obrach photodetector maoim-sneachda (Luchdaich a-nuas lorgaire dhealbhan APD) air an toirt a-steach, tha pròiseas mean-fhàs structar an inneil air a sgrùdadh, tha geàrr-chunntas air an inbhe rannsachaidh gnàthach, agus thathas a’ sgrùdadh leasachadh APD san àm ri teachd.
1. Ro-ràdh
Is e inneal a th’ ann an photodetector a bhios ag atharrachadh comharran solais gu comharran dealain. Ann an aLorgaire dhealbhan semiconductor, bidh an neach-giùlan dealbh-camara air a bhrosnachadh leis an tachartas photon a’ dol a-steach don chuairt a-muigh fon bholtadh claon gnìomhaichte agus a ’cruthachadh photocurrent a ghabhas tomhas. Fiù ‘s aig an ìre freagairteach as àirde, chan urrainn dha photodiode PIN ach paidhir de chàraidean toll-dealain a thoirt gu buil aig a’ char as motha, a tha na inneal gun bhuannachd a-staigh. Airson barrachd freagairteachd, faodar photodiode maoim-sneachda (APD) a chleachdadh. Tha buaidh leudachaidh APD air photocurrent stèidhichte air buaidh bualadh ionization. Fo chumhachan sònraichte, faodaidh na dealanan luathaichte agus na tuill lùth gu leòr fhaighinn airson a bhith a’ bualadh leis an leusair gus paidhir ùr de phaidhrichean dealanach a dhèanamh. Is e ath-bhualadh slabhraidh a th’ anns a’ phròiseas seo, gus an urrainn don phaidhir de phaidhrichean tuill eileagtronaigeach a ghineadh le in-ghabhail solais àireamh mhòr de chàraidean toll-dealanach a thoirt gu buil agus photocurrent àrd-sgoile a chruthachadh. Mar sin, tha freagairteachd àrd agus buannachd a-staigh aig APD, a leasaicheas co-mheas comharra-gu-fuaim an inneil. Thèid APD a chleachdadh sa mhòr-chuid ann an siostaman conaltraidh snàithleach optigeach astar fada no nas lugha le crìochan eile air a’ chumhachd optigeach a gheibhear. Aig an àm seo, tha mòran eòlaichean innealan optigeach gu math dòchasach mu na tha san amharc airson APD, agus tha iad den bheachd gu bheil feum air rannsachadh APD gus farpaiseachd eadar-nàiseanta raointean co-cheangailte a neartachadh.
2. Leasachadh teicnigeach delorgaire dhealbhan-camara(lorgaire dhealbhan APD)
2.1 Stuthan
(1)Si photodetector
Tha teicneòlas stuthan Si na theicneòlas aibidh a tha air a chleachdadh gu farsaing ann an raon microelectronics, ach chan eil e freagarrach airson innealan ullachadh anns an raon tonn-tonn de 1.31mm agus 1.55mm a thathas a ’gabhail ris sa chumantas ann an raon conaltraidh optigeach.
(2) Ge
Ged a tha freagairt speactram Ge APD freagarrach airson riatanasan call ìosal agus sgaoileadh ìosal ann an sgaoileadh snàithleach optigeach, tha duilgheadasan mòra ann sa phròiseas ullachaidh. A bharrachd air an sin, tha co-mheas ìre ionization dealanach agus toll Ge faisg air () 1, agus mar sin tha e duilich innealan APD àrd-choileanaidh ullachadh.
(3) Ann an 0.53Ga0.47As/InP
Tha e na dhòigh èifeachdach air In0.53Ga0.47As a thaghadh mar an ìre sùghaidh solais de APD agus InP mar an ìre iomadachaidh. Is e an stùc in-ghabhail de In0.53Ga0.47As stuth 1.65mm, tha tonn-tonn 1.31mm, 1.55mm timcheall air co-èifeachd in-ghabhail àrd 104cm-1, is e sin an stuth as fheàrr leotha airson an ìre sùghaidh de lorgaire solais an-dràsta.
(4)Lorgaire dhealbhan InGaA/ Annslorgaire dealbh
Le bhith a’ taghadh InGaAsP mar an còmhdach sùghaidh solais agus InP mar an ìre iomadachaidh, faodar APD le tonn freagairt de 1-1.4mm, èifeachdas cuantamach àrd, sruth ìosal dorcha agus buannachd maoim-sneachda àrd ullachadh. Le bhith a’ taghadh diofar phàirtean alloy, thathas a’ coileanadh an coileanadh as fheàrr airson tonnan sònraichte.
(5)InGaAs/InAlAs
In0.52Al0.48As tha beàrn còmhlan aig stuth (1.47eV) agus chan eil e a’ gabhail a-steach aig an raon tonn-tonn de 1.55mm. Tha fianais ann gum faod tana In0.52Al0.48As còmhdach epitaxial feartan buannachd nas fheàrr fhaighinn na InP mar shreath iomadachaidh fo chumha in-stealladh dealanach fìor-ghlan.
(6)InGaAs/InGaAs (P)/InAlAs agus InGaAs/In (Al) GaAs/InAlAs
Tha ìre buaidh ionization stuthan na fheart cudromach a bheir buaidh air coileanadh APD. Tha na co-dhùnaidhean a’ sealltainn gun gabh an ìre ionization bualadh den t-sreath iomadachaidh a leasachadh le bhith a’ toirt a-steach structaran superlattice InGaAs (P) / InAlAs agus In (Al) GaAs/InAlAs. Le bhith a’ cleachdadh an structar superlattice, faodaidh innleadaireachd a’ chòmhlain smachd a chumail gu saor-thoileach air neo-sheasmhachd iomall a’ chòmhlain neo-chunbhalach eadar an còmhlan giùlain agus luachan còmhlan valence, agus dèanamh cinnteach gu bheil neo-sheasmhachd a’ chòmhlain giùlain tòrr nas motha na neo-sheasmhachd còmhlan valence (ΔEc >> ΔEv). An coimeas ri mòr-stuthan InGaAs, tha ìre ionachaidh tobar dealanach InGaAs / InAlAs (a) air àrdachadh gu mòr, agus bidh dealanan agus tuill a’ faighinn lùth a bharrachd. Air sgàth ΔEc >> ΔEv, faodar a bhith an dùil gum bi an lùth a gheibh dealanan ag àrdachadh ìre ionization dealanach mòran nas motha na na tha lùth tuill a’ cur ri ìre ionization tuill (b). Tha an co-mheas (k) de ìre ionization dealanach gu ìre ionization tuill ag àrdachadh. Mar sin, gheibhear toradh leud-bann àrd (GBW) agus coileanadh fuaim ìosal le bhith a’ cleachdadh structaran superlattice. Ach, tha an structar tobar quantum InGaAs / InAlAs APD seo, a dh’ fhaodadh an luach k àrdachadh, duilich a chuir an sàs ann an glacadairean optigeach. Tha seo air sgàth gu bheil am bàillidh iomadachaidh a bheir buaidh air an fhreagairt as àirde air a chuingealachadh leis an t-sruth dorcha, chan e fuaim an iomadachaidh. Anns an structar seo, tha an sruth dorcha gu ìre mhòr air adhbhrachadh le buaidh tunail còmhdach tobair InGaAs le beàrn bann cumhang, agus mar sin toirt a-steach alloy ceàrnach beàrn bann farsaing, leithid InGaAsP no InAlGaAs, an àite InGaAs mar an còmhdach tobair. Faodaidh structar an tobair quantum an sruth dorcha a chumail fodha.
Ùine puist: Samhain-13-2023