Принсип ва вазъияти кунуниифотодетектори тарма (Фотодетектори APD) Қисми дуюм
2.2 Сохтори чипи APD
Сохтори оқилонаи чип кафолати асосии дастгоҳҳои баландсифат мебошад.Тарҳрезии сохтории APD асосан вақти доимии RC, забти сӯрохҳо дар гетероидшавӣ, вақти интиқоли интиқолдиҳанда тавассути минтақаи камшавӣ ва ғайраро баррасӣ мекунад.Рушди сохтори он дар зер оварда шудааст:
(1) Сохтори асосӣ
Сохтори соддатарини APD ба фотодиоди PIN асос ёфтааст, минтақаи P ва минтақаи N ба таври шадид допинг карда шудаанд ва минтақаи N-навъи ё P-навъи дукарата дар минтақаи ҳамшафати P ё минтақаи N барои тавлиди электронҳои дуюмдараҷа ва сӯрохиҳо ҷорӣ карда мешавад. ҷуфтҳо, то ба амал баровардани пурзӯршавии фотоҷараёни ибтидоӣ.Барои маводи силсилаи InP, азбаски коэффисиенти ионизатсияи таъсири сӯрохиҳо аз коэффисиенти ионизатсияи таъсироти электронӣ зиёдтар аст, минтақаи фоидаи допинги навъи N одатан дар минтақаи P ҷойгир карда мешавад.Дар вазъияти идеалӣ ба минтақаи фоида танҳо сӯрохиҳо ворид карда мешаванд, бинобар ин ин сохтор сохтори сӯрохӣ номида мешавад.
(2) Азхудкунӣ ва фоида фарқ мекунанд
Аз сабаби хусусиятҳои фосилаи фарохтари InP (InP 1,35eV ва InGaAs 0,75eV), InP одатан ҳамчун маводи минтақаи фоида ва InGaA ҳамчун маводи минтақаи абсорбсия истифода мешавад.
(3) Сохторҳои азхудкунӣ, градиент ва фоида (SAGM) мутаносибан пешниҳод карда мешаванд
Дар айни замон, аксари дастгоҳҳои тиҷории APD маводи InP/InGaAs истифода мебаранд, InGaAs ҳамчун қабати азхудкунӣ, InP дар зери майдони баланди электрикӣ (> 5x105V / см) бидуни шикастан ҳамчун маводи минтақаи фоида истифода мешаванд.Барои ин мавод, тарҳи ин APD аз он иборат аст, ки раванди тармафароӣ дар намуди N-InP тавассути бархӯрди сӯрохиҳо ташаккул меёбад.Бо дарназардошти тафовути калон дар фосилаи банд байни InP ва InGaAs, фарқияти сатҳи энергияи тақрибан 0,4эВ дар банди валентӣ сӯрохиҳои дар қабати абсорбсияи InGaAs тавлидшуда дар канори гетерогунксия пеш аз расидан ба қабати мултипликатори InP монеъ мешавад ва суръат хеле баланд аст. кам карда, дар натиҷа вақти вокуниши тӯлонӣ ва маҷрои танги ин APD.Ин мушкилотро тавассути илова кардани қабати гузариши InGaAsP байни ду мавод ҳал кардан мумкин аст.
(4) Сохторҳои абсорбсия, градиент, заряд ва фоида (SAGCM) мутаносибан пешниҳод карда мешаванд
Барои минбаъд танзим кардани тақсимоти майдони электрикии қабати абсорбсия ва қабати фоида, қабати заряднок ба тарҳи дастгоҳ ворид карда мешавад, ки суръат ва посухдиҳии дастгоҳро хеле беҳтар мекунад.
(5) Сохтори мукаммали резонатор (RCE) SAGCM
Дар тарҳи оптималии детекторҳои анъанавӣ, мо бояд бо он рӯ ба рӯ шавем, ки ғафсии қабати абсорбсия омили мухолифи суръати дастгоҳ ва самаранокии квантӣ мебошад.Ғафсии тунуки қабати азхудкунанда метавонад вақти интиқоли интиқолдиҳандаро кам кунад, аз ин рӯ маҷрои васеъ ба даст овардан мумкин аст.Аммо, дар айни замон, барои ба даст овардани самаранокии баланди квантӣ, қабати абсорбсия бояд ғафсии кофӣ дошта бошад.Ҳалли ин мушкилот метавонад сохтори холигии резонанси (RCE) бошад, яъне рефлектори тақсимшудаи Брэгг (DBR) дар поён ва болои дастгоҳ тарҳрезӣ шудааст.Оинаи DBR аз ду намуди мавод бо шохиси шикастани паст ва шохиси баланди шикастани сохтор иборат аст ва ҳарду ба навбат меафзоянд ва ғафсии ҳар як қабат ба дарозии мавҷи рӯшноӣ 1/4 дар нимноқил мувофиқат мекунад.Сохтори резонатории детектор метавонад ба талаботи суръат ҷавобгӯ бошад, ғафсии қабати абсорбсияро хеле тунук кардан мумкин аст ва самаранокии квантии электрон пас аз якчанд инъикос зиёд мешавад.
(6) Сохтори мавҷгири бо канори пайвастшуда (WG-APD)
Роҳи дигари ҳалли ихтилофи таъсири гуногуни ғафсии қабати абсорбсия ба суръати дастгоҳ ва самаранокии квантӣ ин ҷорӣ кардани сохтори мавҷи мавҷҳои канорӣ мебошад.Ин сохтор аз паҳлӯ ба рӯшноӣ ворид мешавад, зеро қабати абсорбсия хеле дароз аст, самаранокии баланди квантиро ба осонӣ ба даст овардан мумкин аст ва дар айни замон, қабати абсорбсияро хеле тунук кардан мумкин аст, ки вақти интиқоли интиқолдиҳандаро кам мекунад.Аз ин рӯ, ин сохтор вобастагии гуногуни фарохмаҷро ва самаранокиро аз ғафсии қабати абсорбсия ҳал мекунад ва интизор меравад, ки суръати баланд ва самаранокии квантии баланди APD ба даст ояд.Раванди WG-APD нисбат ба RCE APD соддатар аст, ки раванди мураккаби омодасозии оинаи DBR-ро аз байн мебарад.Аз ин рӯ, он дар соҳаи амалӣ имконпазиртар аст ва барои пайвасти умумии оптикии ҳавопаймо мувофиқ аст.
3. Хулоса
Инкишофи тармафотодетекторматериалхо ва дастгоххо аз назар гузаронда мешавад.Сатҳи ионизатсияи бархӯрди электронҳо ва сӯрохиҳои маводи InP ба сатҳи InAlAs наздик аст, ки ба раванди дукаратаи ду симбионҳои интиқолдиҳанда оварда мерасонад, ки ин вақти сохтани тармаро дарозтар мекунад ва садо баланд мешавад.Дар муқоиса бо маводи поки InAlAs, сохторҳои чоҳи квантии InGaAs (P) /InAlAs ва In (Al) GaAs/InAlAs таносуби афзояндаи коэффисиентҳои ионизатсияи бархӯрд доранд, аз ин рӯ иҷрои садоро метавон хеле тағир дод.Аз нуқтаи назари сохтор, сохтори мукаммали резонатор (RCE) SAGCM ва сохтори мавҷи мавҷҳои канорӣ (WG-APD) бо мақсади ҳалли зиддиятҳои таъсироти гуногуни ғафсии қабати абсорбсия ба суръати дастгоҳ ва самаранокии квантӣ таҳия карда шудаанд.Аз сабаби мураккабии процесс, истифодаи пурраи амалии ин ду сохтор бояд минбаъд таҳқиқ карда шавад.
Вақти фиристодан: Ноябр-14-2023