Prionnsabal agus an suidheachadh làithreachlorgaire-foto maoim-sneachda (Lorgaire-foto APD) Pàirt a Dhà
2.2 Structar sliseag APD
’S e structar reusanta sliseagan am prìomh ghealladh airson innealan àrd-choileanaidh. Tha dealbhadh structarail APD a’ beachdachadh sa mhòr-chuid air cunbhalachd ùine RC, glacadh toll aig heterojunction, ùine gluasaid giùlain tron roinn crìonaidh agus mar sin air adhart. Tha geàrr-chunntas air leasachadh a structair gu h-ìosal:
(1) Structar bunaiteach
Tha an structar APD as sìmplidh stèidhichte air an foto-diode PIN, tha an roinn P agus an roinn N air an dopadh gu mòr, agus tha an roinn N-seòrsa no seòrsa-P a tha a’ cur às do dhà uiread air a chur a-steach don roinn P no roinn N faisg air làimh gus dealanan àrd-sgoile agus paidhrichean tuill a chruthachadh, gus am bi am prìomh shruth-foto air a mheudachadh. Airson stuthan sreath InP, leis gu bheil an co-èifeachd ianachaidh buaidh toll nas motha na an co-èifeachd ianachaidh buaidh dealanach, mar as trice bidh an roinn buannachd de dhopadh seòrsa-N air a chur san roinn P. Ann an suidheachadh air leth freagarrach, chan eil ach tuill air an stealladh a-steach don roinn buannachd, agus mar sin canar structar stealladh-toll ris an structar seo.
(2) Tha eadar-dhealachadh eadar gabhail a-steach agus buannachd
Air sgàth feartan beàrn còmhlan farsaing InP (tha InP 1.35eV agus InGaAs 0.75eV), mar as trice bithear a’ cleachdadh InP mar stuth sòn buannachd agus InGaAs mar stuth sòn gabhail a-steach.
(3) Tha na structaran gabhail, claonadh agus buannachd (SAGM) air am moladh fa leth.
An-dràsta, bidh a’ mhòr-chuid de dh’innealan APD malairteach a’ cleachdadh stuth InP/InGaAs, InGaAs mar an sreath-sùghaidh, InP fo raon dealain àrd (>5x105V/cm) gun bhriseadh sìos, faodar a chleachdadh mar stuth sòn buannachd. Airson an stuth seo, is e dealbhadh an APD seo gu bheil am pròiseas maoim-sneachda air a chruthachadh anns an InP seòrsa-N le bualadh thuill. A’ beachdachadh air an eadar-dhealachadh mòr anns a’ bheàrn còmhlan eadar InP agus InGaAs, tha an diofar ìre lùtha de mu 0.4eV anns a’ chòmhlan valens ag adhbhrachadh gum bi na tuill a chaidh a chruthachadh anns an t-sreath-sùghaidh InGaAs air am bacadh aig oir an heterojunction mus ruig iad an sreath iomadachaidh InP agus tha an astar air a lughdachadh gu mòr, agus mar thoradh air sin tha ùine freagairt fada agus leud-bann cumhang den APD seo. Faodar an duilgheadas seo fhuasgladh le bhith a’ cur sreath eadar-ghluasaid InGaAsP eadar an dà stuth.
(4) Tha na structaran gabhail a-steach, claonadh, cosgais agus buannachd (SAGCM) air am moladh fa leth.
Gus sgaoileadh an raoin dealain den t-sreath sùghaidh agus an t-sreath buannachd atharrachadh tuilleadh, thèid an t-sreath cosgais a thoirt a-steach do dhealbhadh an uidheim, a leasaicheas astar agus freagairteachd an uidheim gu mòr.
(5) Structar SAGCM leasaichte le ath-fhuaimneadair (RCE)
Anns an dealbhadh as fheàrr gu h-àrd de lorgairean traidiseanta, feumaidh sinn dèiligeadh ris a’ fhìrinn gu bheil tiughas an t-sreath glacaidh na fhactar a tha a’ cur an aghaidh astar an inneil agus èifeachdas cuantamach. Faodaidh tiughas tana an t-sreath glacaidh ùine gluasaid a’ ghiùlain a lughdachadh, agus mar sin gheibhear leud-bann mòr. Ach, aig an aon àm, gus èifeachdas cuantamach nas àirde fhaighinn, feumaidh tiughas gu leòr a bhith aig an t-sreath glacaidh. Faodaidh am fuasgladh don duilgheadas seo a bhith na structar cuas ath-shondach (RCE), is e sin, tha an Reflector Bragg sgaoilte (DBR) air a dhealbhadh aig bonn is mullach an inneil. Tha sgàthan an DBR air a dhèanamh suas de dhà sheòrsa stuth le clàr-amais ath-tharraingeach ìosal agus clàr-amais ath-tharraingeach àrd ann an structar, agus bidh an dithis a’ fàs mu seach, agus tha tiughas gach sreath a’ coinneachadh ri tonn-fhaid solais tachartais 1/4 anns an leth-chonnsair. Faodaidh structar ath-shondach an lorgaire coinneachadh ri riatanasan astair, faodar tiughas an t-sreath glacaidh a dhèanamh glè thana, agus tha èifeachdas cuantamach an dealanach air a mheudachadh às deidh grunn mheòrachaidhean.
(6) Structar treòraiche tonn ceangailte ri oir (WG-APD)
Is e fuasgladh eile airson an aghaidh a tha eadar buaidhean eadar-dhealaichte tighead sreath-gabhail air astar inneil agus èifeachdas cuantamach a rèiteachadh structar treòraiche-tonn ceangailte ri oir a thoirt a-steach. Bidh an structar seo a’ dol a-steach do sholas bhon taobh, leis gu bheil an sreath-gabhail glè fhada, tha e furasta èifeachdas cuantamach àrd fhaighinn, agus aig an aon àm, faodar an sreath-gabhail a dhèanamh glè thana, a’ lughdachadh ùine gluasaid a’ ghiùlain. Mar sin, tha an structar seo a’ fuasgladh an eisimeileachd eadar-dhealaichte a th’ aig leud-bann agus èifeachdas air tighead an t-sreath-gabhail, agus thathar an dùil gun coilean e APD aig ìre àrd agus èifeachdas cuantamach àrd. Tha pròiseas WG-APD nas sìmplidh na pròiseas RCE APD, a chuireas às don phròiseas ullachaidh iom-fhillte airson sgàthan DBR. Mar sin, tha e nas so-dhèanta anns an raon practaigeach agus freagarrach airson ceangal optigeach plèana cumanta.
3. Co-dhùnadh
Leasachadh maoim-sneachdalorgaire-fotoTha ath-sgrùdadh ga dhèanamh air stuthan agus innealan. Tha ìrean ianachaidh bualadh electron is toll stuthan InP faisg air ìrean InAlAs, a tha a’ leantainn gu pròiseas dùbailte an dà cho-shiomban giùlain, a tha a’ dèanamh an ùine togail maoim-sneachda nas fhaide agus an fhuaim nas motha. An coimeas ri stuthan InAlAs fìor-ghlan, tha co-mheas nas àirde de cho-èifeachdan ianachaidh bualadh aig structaran tobair cuantamach InGaAs (P) /InAlAs agus In (Al) GaAs / InAlAs, agus mar sin faodar coileanadh an fhuaim atharrachadh gu mòr. A thaobh structar, tha structar SAGCM leasaichte le ath-shondair (RCE) agus structar treòraiche tonn ceangailte ri oir (WG-APD) air an leasachadh gus na contrarrachdan a thaobh diofar bhuaidhean tiugh còmhdach gabhail air astar innealan agus èifeachdas cuantamach fhuasgladh. Air sgàth iom-fhillteachd a’ phròiseis, feumar sgrùdadh nas mionaidiche a dhèanamh air làn chur an sàs practaigeach an dà structar seo.
Àm puist: 14 dhen t-Samhain 2023