Реферат: Сохтори асосӣ ва принсипи кори фотодетектори тарма (Фотодетектори APD) чорй карда мешаванд, процесси эволюцияи структурам дастгох тахлил карда, вазъияти хозираи тадкикот чамъбаст карда, тараккиёти ояндаи АПД ба таври перспективй омухта мешавад.
1. Муқаддима
Фотодетектор дастгоҳест, ки сигналҳои рӯшноиро ба сигналҳои электрикӣ табдил медиҳад. Дар афотодетектори нимноқил, интиқолдиҳандаи фото тавлидшуда, ки аз фотони ҳодиса ба ҳаяҷон омадааст, ба занҷири беруна дар зери шиддати ғарази татбиқшаванда ворид мешавад ва фотоҷараёни ченшавандаро ташкил медиҳад. Ҳатто дар ҳадди аксуламал, фотодиоди PIN метавонад танҳо як ҷуфт ҷуфтҳои сӯрохиҳои электрониро ба вуҷуд орад, ки ин дастгоҳ бе фоидаи дохилӣ мебошад. Барои вокуниши бештар, фотодиоди тармаро (APD) истифода бурдан мумкин аст. Таъсири пурқувваткунандаи APD ба фотоҷараён ба эффекти бархӯрди ионизатсия асос ёфтааст. Дар шароити муайян, электронҳо ва сӯрохиҳои суръатёфта метавонанд энергияи кофӣ ба даст оранд, то бо торча бархӯрд ва ҷуфтҳои нави сӯрохиҳои электрониро тавлид кунанд. Ин раванд як реаксияи занҷирӣ мебошад, ки ҷуфти ҷуфтҳои сӯрохиҳои электронӣ, ки дар натиҷаи азхудкунии рӯшноӣ ба вуҷуд меоянд, шумораи зиёди ҷуфтҳои сӯрохиҳои электрониро ба вуҷуд оварда, фотоҷараёни калони дуюмдараҷаро ташкил медиҳанд. Аз ин рӯ, APD дорои вокуниши баланд ва фоидаи дохилӣ мебошад, ки таносуби сигнал ба садои дастгоҳро беҳтар мекунад. APD асосан дар системаҳои алоқаи нахи оптикии масофаи дур ё хурдтар бо маҳдудиятҳои дигари қувваи оптикии гирифташуда истифода мешавад. Дар айни замон, бисёре аз коршиносони дастгоҳҳои оптикӣ дар бораи дурнамои APD хеле хушбин ҳастанд ва боварӣ доранд, ки таҳқиқоти APD барои баланд бардоштани рақобатпазирии байналмилалии соҳаҳои алоқаманд зарур аст.
2. Рушди техникиифотодетектори тарма(Фотодетектори APD)
2.1 Маводҳо
(1)Си фотодетектор
Технологияи моддии Si технологияи баркамолест, ки дар соҳаи микроэлектроника ба таври васеъ истифода мешавад, аммо он барои омода кардани дастгоҳҳо дар диапазони дарозии мавҷи 1,31 мм ва 1,55 мм, ки дар соҳаи алоқаи оптикӣ маъмуланд, мувофиқ нест.
(2) Г
Гарчанде ки аксуламали спектралии Ge APD ба талаботи талафоти кам ва паҳншавии паст дар интиқоли нахи оптикӣ мувофиқ аст, дар раванди омодагӣ мушкилоти зиёд вуҷуд дорад. Илова бар ин, таносуби суръати ионизатсияи электронҳо ва сӯрохиҳои Ge ба () 1 наздик аст, бинобар ин омода кардани дастгоҳҳои APD-и баландсифат душвор аст.
(3) In0.53Ga0.47As/InP
Ин як усули самараноки интихоби In0.53Ga0.47As ҳамчун қабати азхудкунии нури APD ва InP ҳамчун қабати мултипликатор мебошад. Қуллаи азхудкунии маводи In0.53Ga0.47As 1,65 мм, 1,31 мм, 1,55 мм дарозии мавҷ тақрибан 104 см-1 коэффисиенти азхудкунии баланд аст, ки дар айни замон маводи бартарӣ барои қабати азхудкунии детектори нур аст.
(4)Фотодетектори InGaAs/Дарфотодетектор
Бо интихоби InGaAsP ҳамчун қабати азхудкунандаи рӯшноӣ ва InP ҳамчун қабати мултипликатор, APD-ро бо дарозии мавҷи посухи 1-1,4 мм, самаранокии баланди квантӣ, ҷараёни пасти торикӣ ва афзоиши баланди тарма метавон омода кард. Бо интихоби ҷузъҳои гуногуни хӯлаи, беҳтарин нишондиҳанда барои дарозии мавҷҳои мушаххас ба даст оварда мешавад.
(5) InGaAs/InAlAs
In0.52Al0.48As мавод дорои фосилаи банд (1.47eV) ва дар доираи дарозии мавҷ аз 1.55мм ҷаббида намешавад. Далелҳо вуҷуд доранд, ки қабати лоғар In0.52Al0.48As эпитаксиалӣ нисбат ба InP ҳамчун қабати мултипликатор дар ҳолати тазриқи электронии тоза метавонад хусусиятҳои фоидаи беҳтар ба даст орад.
(6) InGaAs/InGaAs (P) /InAlAs ва InGaAs/In (Al) GaAs/InAlAs
Сатҳи таъсири ионизатсияи маводҳо омили муҳимест, ки ба иҷрои APD таъсир мерасонад. Натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки суръати бархӯрди ионизатсияи қабати мултипликаторро тавассути ворид кардани сохторҳои суперлаттикии InGaAs (P) /InAlAs ва In (Al) GaAs/InAlAs беҳтар кардан мумкин аст. Бо истифода аз сохтори суперлаттикӣ, муҳандисии банд метавонад ба таври сунъӣ ноустувории канори бандҳои асимметриро байни банди ноқилӣ ва қиматҳои бандҳои валентӣ назорат кунад ва кафолат диҳад, ки қатъи банди ноқилӣ аз қатъи банди валентӣ (ΔEc>>ΔEv) хеле калонтар аст. Дар муқоиса бо маводи оммавии InGaAs, InGaAs/InAlAs суръати ионизатсияи электронии квантӣ (a) ба таври назаррас зиёд мешавад ва электронҳо ва сӯрохиҳо энергияи иловагӣ мегиранд. Аз сабаби ΔEc>>ΔEv, интизор шудан мумкин аст, ки энергияе, ки электронҳо ба даст меоранд, суръати ионизатсияи электронҳоро нисбат ба саҳми энергияи сӯрохиҳо ба суръати ионизатсияи сӯрохҳо (b) хеле зиёд мекунад. Таносуби (к) суръати ионизатсияи электрон ба суръати ионизатсияи сӯрохиҳо меафзояд. Аз ин рӯ, маҳсули фарох-маҷрои баланд (GBW) ва иҷрои садои пастро тавассути истифодаи сохторҳои суперлаттикӣ ба даст овардан мумкин аст. Аммо, ин сохтори чоҳи квантии InGaAs/InAlAs APD, ки метавонад арзиши k-ро зиёд кунад, ба қабулкунакҳои оптикӣ татбиқ кардан душвор аст. Сабаб дар он аст, ки омили мултипликаторе, ки ба ҳадди аксар таъсир мерасонад, аз ҷониби ҷараёни торик маҳдуд аст, на садои мултипликатор. Дар ин сохтор, ҷараёни торик асосан аз таъсири туннелкунии қабати чоҳи InGaAs бо фосилаи танг ба вуҷуд меояд, аз ин рӯ ба ҷои InGaAs ҳамчун қабати чоҳ ҷорӣ намудани хӯлаи чоркунҷаи васеъ, ба монанди InGaAsP ё InAlGaAs, ба вуҷуд меояд. сохтори чоҳи квантӣ метавонад ҷараёни торикро пахш кунад.
Вақти фиристодан: Ноябр-13-2023