หลักการและสถานการณ์ปัจจุบันของAvalanche PhotoDetector (APD PhotoDetector) ส่วนที่สอง
2.2 โครงสร้างชิป APD
โครงสร้างชิปที่สมเหตุสมผลคือการรับประกันขั้นพื้นฐานของอุปกรณ์ประสิทธิภาพสูง การออกแบบโครงสร้างของ APD ส่วนใหญ่จะพิจารณาค่าคงที่เวลา RC การจับหลุมที่ heterojunction เวลาขนส่งผู้ให้บริการผ่านภูมิภาคพร่องและอื่น ๆ การพัฒนาโครงสร้างของมันสรุปไว้ด้านล่าง:
(1) โครงสร้างพื้นฐาน
โครงสร้าง APD ที่ง่ายที่สุดนั้นขึ้นอยู่กับโฟโตไดโอดพินภูมิภาค P และภูมิภาค N นั้นมีการเจืออย่างหนักและภูมิภาค N-type หรือ P-type เป็นสองเท่าได้รับการแนะนำในภูมิภาค P ที่อยู่ติดกันหรือภูมิภาค N เพื่อสร้างอิเล็กตรอนรองและคู่ของรู สำหรับวัสดุซีรี่ส์ INP เนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์การเกิดผลกระทบของหลุมมากกว่าค่าสัมประสิทธิ์อิออนอิออไนเซชันของอิเล็กตรอนผลกระทบของอิเล็กตรอนจึงมักจะอยู่ในภูมิภาคที่เพิ่มขึ้นของ N-type ยาสลบในภูมิภาค P ในสถานการณ์ในอุดมคติมีเพียงรูเท่านั้นที่ถูกฉีดเข้าไปในภูมิภาคที่ได้รับดังนั้นโครงสร้างนี้จึงเรียกว่าโครงสร้างที่ฉีดรู
(2) การดูดซับและการได้รับจะโดดเด่น
เนื่องจากลักษณะช่องว่างวงกว้างของ INP (INP คือ 1.35EV และ IngaAs คือ 0.75EV) มักใช้ INP เป็นวัสดุโซน Gain และ IngaAs เป็นวัสดุโซนการดูดซับ
(3) เสนอโครงสร้างการดูดซับการไล่ระดับสีและกำไร (SAGM) ตามลำดับตามลำดับ
ในปัจจุบันอุปกรณ์ APD เชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่ใช้วัสดุ INP/INPAAS, InGAAS เป็นชั้นการดูดซับ, INP ภายใต้สนามไฟฟ้าสูง (> 5x105V/cm) โดยไม่ต้องสลายสามารถใช้เป็นวัสดุโซนเกนได้ สำหรับวัสดุนี้การออกแบบของ APD นี้คือกระบวนการหิมะถล่มเกิดขึ้นใน N-type inp โดยการชนกันของหลุม เมื่อพิจารณาถึงความแตกต่างอย่างมากในช่องว่างของวงระหว่าง INP และ IngaAs ความแตกต่างของระดับพลังงานประมาณ 0.4ev ในแถบวาเลนซ์ทำให้หลุมที่สร้างขึ้นในชั้นการดูดซับ Ingaas ที่ถูกขัดขวางที่ขอบ heterojunction ก่อนที่จะถึงชั้นทวีคูณ INP และความเร็วลดลงอย่างมาก ปัญหานี้สามารถแก้ไขได้โดยการเพิ่มเลเยอร์การเปลี่ยน INGAASP ระหว่างวัสดุทั้งสอง
(4) โครงสร้างการดูดซับ, การไล่ระดับสี, ประจุและกำไร (SAGCM) ได้รับการเสนอตามลำดับ
เพื่อปรับการกระจายสนามไฟฟ้าของชั้นการดูดซับและเลเยอร์ Gain เพิ่มเติมชั้นประจุจะถูกนำเข้าสู่การออกแบบอุปกรณ์ซึ่งช่วยเพิ่มความเร็วและการตอบสนองของอุปกรณ์อย่างมาก
(5) โครงสร้าง SAGCM ปรับปรุง (RCE) Resonator (RCE)
ในการออกแบบที่ดีที่สุดของเครื่องตรวจจับแบบดั้งเดิมเราต้องเผชิญกับความจริงที่ว่าความหนาของชั้นการดูดซับเป็นปัจจัยที่ขัดแย้งกันสำหรับความเร็วอุปกรณ์และประสิทธิภาพควอนตัม ความหนาบางของชั้นดูดซับสามารถลดเวลาการขนส่งของผู้ให้บริการดังนั้นจึงสามารถรับแบนด์วิดท์ขนาดใหญ่ได้ อย่างไรก็ตามในเวลาเดียวกันเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพควอนตัมที่สูงขึ้นชั้นการดูดซับจะต้องมีความหนาเพียงพอ วิธีการแก้ปัญหานี้อาจเป็นโครงสร้างเรโซแนนท์โพรง (RCE) นั่นคือตัวสะท้อนแสง Bragg (DBR) แบบกระจายได้ถูกออกแบบมาที่ด้านล่างและด้านบนของอุปกรณ์ กระจก DBR ประกอบด้วยวัสดุสองชนิดที่มีดัชนีการหักเหของแสงต่ำและดัชนีการหักเหของแสงสูงในโครงสร้างและทั้งสองเติบโตสลับกันและความหนาของแต่ละชั้นตรงกับความยาวคลื่นแสงของเหตุการณ์ 1/4 ในเซมิคอนดักเตอร์ โครงสร้าง resonator ของเครื่องตรวจจับสามารถตอบสนองความต้องการความเร็วความหนาของชั้นการดูดซับสามารถทำให้บางมากและประสิทธิภาพควอนตัมของอิเล็กตรอนเพิ่มขึ้นหลังจากการสะท้อนหลายครั้ง
(6) โครงสร้างท่อนำคลื่นแบบคู่ (WG-APD)
ทางออกอีกวิธีหนึ่งในการแก้ปัญหาความขัดแย้งที่แตกต่างกันของความหนาของชั้นการดูดซับต่อความเร็วอุปกรณ์และประสิทธิภาพควอนตัมคือการแนะนำโครงสร้างท่อนำคลื่นแบบคู่ โครงสร้างนี้เข้าสู่แสงจากด้านข้างเนื่องจากชั้นการดูดซับมีความยาวมากมันเป็นเรื่องง่ายที่จะได้รับประสิทธิภาพควอนตัมสูงและในเวลาเดียวกันชั้นดูดซับสามารถทำให้บางมากลดเวลาการขนส่งของผู้ให้บริการ ดังนั้นโครงสร้างนี้จะแก้ปัญหาการพึ่งพาแบนด์วิดท์และประสิทธิภาพที่แตกต่างกันในความหนาของชั้นการดูดซับและคาดว่าจะได้รับอัตราสูงและประสิทธิภาพควอนตัมสูง APD กระบวนการของ WG-APD นั้นง่ายกว่าของ RCE APD ซึ่งกำจัดกระบวนการเตรียมการที่ซับซ้อนของ DBR Mirror ดังนั้นจึงเป็นไปได้มากขึ้นในสนามที่ใช้งานได้จริงและเหมาะสำหรับการเชื่อมต่อออปติคัลระนาบทั่วไป
3. บทสรุป
การพัฒนาของหิมะถล่มเครื่องตรวจจับแสงมีการทบทวนวัสดุและอุปกรณ์ อัตราการเกิดไอออนไนซ์อิเล็กตรอนและรูของวัสดุ INP อยู่ใกล้กับอินลาซึ่งนำไปสู่กระบวนการสองครั้งของสองสัญลักษณ์ผู้ให้บริการซึ่งทำให้เวลาการสร้างหิมะถล่มยาวขึ้นและเสียงดังขึ้น เมื่อเทียบกับวัสดุ Inalas บริสุทธิ์ Ingaas (P) /Inalas และใน (AL) GAAS /Inalas Quantum Well โครงสร้างมีอัตราส่วนเพิ่มขึ้นของค่าสัมประสิทธิ์การชนกันของการชนกันดังนั้นประสิทธิภาพเสียงรบกวนสามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างมาก ในแง่ของโครงสร้างโครงสร้าง SAGCM ที่ปรับปรุง (RCE) และโครงสร้างท่อนำคลื่นแบบคู่ (WG-APD) ได้รับการพัฒนาเพื่อแก้ปัญหาความขัดแย้งของผลกระทบที่แตกต่างกันของความหนาของชั้นการดูดซับต่อความเร็วของอุปกรณ์และประสิทธิภาพควอนตัม เนื่องจากความซับซ้อนของกระบวนการการประยุกต์ใช้งานจริงของโครงสร้างทั้งสองนี้จะต้องมีการสำรวจเพิ่มเติม
เวลาโพสต์: พ.ย. -14-2023