რეზიუმე: ზვავის ფოტომოდექტორის ძირითადი სტრუქტურა და სამუშაო პრინციპი (APD Photodetector) დანერგულია, გაანალიზებულია მოწყობილობის სტრუქტურის ევოლუციის პროცესი, შეჯამებულია მიმდინარე კვლევის სტატუსი, ხოლო APD– ის მომავალი განვითარება პერსპექტიულად არის შესწავლილი.
1. შესავალი
Photodetector არის მოწყობილობა, რომელიც გარდაიქმნება მსუბუქი სიგნალები ელექტრულ სიგნალებად. ანახევარგამტარული ფოტოდეტექტორიინციდენტის ფოტონის მიერ აღფრთოვანებული ფოტო-წარმოქმნილი გადამზიდავი შედის გარე წრეში გამოყენებული მიკერძოებული ძაბვის ქვეშ და ქმნის გაზომვადი ფოტომასალა. მაქსიმალური რეაგირების დროსაც კი, PIN Photodiode- ს შეუძლია მხოლოდ ელექტრონული ხვრელის წყვილი წყვილი წარმოქმნა, რაც არის მოწყობილობა შიდა მოგების გარეშე. უფრო მეტი რეაგირებისთვის შეიძლება გამოყენებულ იქნას ზვავის ფოტოდიოდი (APD). APD– ის გამაძლიერებელი ეფექტი PhotoCurrent– ზე ემყარება იონიზაციის შეჯახების ეფექტს. გარკვეულ პირობებში, დაჩქარებულ ელექტრონებსა და ხვრელებს შეუძლიათ მიიღონ საკმარისი ენერგია, რომ შეიკრიბონ ქსელში, რათა წარმოქმნან ახალი წყვილი ელექტრონული ხვრელის წყვილი. ეს პროცესი არის ჯაჭვური რეაქცია, ისე, რომ მსუბუქი შეწოვით წარმოქმნილი ელექტრონული ხვრელის წყვილის წყვილი შეიძლება წარმოქმნას ელექტრონული ხვრელის დიდი რაოდენობა და შექმნას დიდი მეორადი ფოტომასალა. ამრიგად, APD– ს აქვს მაღალი რეაგირება და შინაგანი მოგება, რაც აუმჯობესებს მოწყობილობის სიგნალ-ხმაურის თანაფარდობას. APD ძირითადად გამოყენებული იქნება შორეული ან მცირე ოპტიკური ბოჭკოვანი საკომუნიკაციო სისტემებში, მიღებული ოპტიკური ენერგიის სხვა შეზღუდვებით. ამჟამად, ოპტიკური მოწყობილობის მრავალი ექსპერტი ძალიან ოპტიმისტურად განწყობილია APD– ის პერსპექტივების შესახებ და მიიჩნევს, რომ APD– ის კვლევა აუცილებელია დაკავშირებული სფეროების საერთაშორისო კონკურენტუნარიანობის გასაუმჯობესებლად.
2. ტექნიკური განვითარებაზვავის ფოტოდექტორი(APD Photodetector)
2.1 მასალები
(1)SI ფოტოდეტექტორი
SI Material ტექნოლოგია არის სექსუალურ ტექნოლოგია, რომელიც ფართოდ გამოიყენება მიკროელექტრონიკის სფეროში, მაგრამ ის არ არის შესაფერისი მოწყობილობების მომზადებისთვის ტალღის სიგრძის დიაპაზონში 1.31 მმ და 1.55 მმ, რომლებიც ზოგადად მიიღება ოპტიკური კომუნიკაციის სფეროში.
(2) GE
მიუხედავად იმისა, რომ GE APD– ის სპექტრული პასუხი შესაფერისია ოპტიკური ბოჭკოვანი გადაცემის დროს დაბალი დაკარგვისა და დაბალი დისპერსიის მოთხოვნებისთვის, მომზადების პროცესში დიდი სირთულეებია. გარდა ამისა, GE- ს ელექტრონისა და ხვრელის იონიზაციის სიჩქარის თანაფარდობა ახლოსაა () 1-ით, ამიტომ ძნელია მაღალი ხარისხის APD მოწყობილობების მომზადება.
(3) in0.53ga0.47as/inp
ეს არის ეფექტური მეთოდი, რომ შეარჩიოთ In0.53GA0.47AS, როგორც APD და INP, როგორც მულტიპლიკატორული ფენის მსუბუქი შთანთქმის ფენა. IN0.53GA0.47AS მასალის შთანთქმის მწვერვალია 1.65 მმ, 1.31 მმ, 1.55 მმ ტალღის სიგრძე დაახლოებით 104cm-1 მაღალი შთანთქმის კოეფიციენტია, რაც ამჟამად სასურველი მასალაა მსუბუქი დეტექტორის შთანთქმის ფენისთვის.
(4)Ingaas Photodetector/ფოტოდეტექტორი
ინგასას, როგორც სინათლის შთამნთქმელი ფენის და INP, როგორც მულტიპლიკატორული ფენის არჩევით, APD– ით შეიძლება მომზადდეს საპასუხო ტალღის სიგრძე 1-1.4 მმ, მაღალი კვანტური ეფექტურობით, დაბალი მუქი დენის და მაღალი ზვავის მომატებით. სხვადასხვა შენადნობის კომპონენტების არჩევით, მიიღწევა საუკეთესო შესრულება კონკრეტული ტალღების სიგრძეზე.
(5) Ingaas/inalas
IN0.52AL0.48AS მასალას აქვს ჯგუფის უფსკრული (1.47EV) და არ შთანთქავს ტალღის სიგრძის დიაპაზონს 1.55 მმ. არსებობს მტკიცებულება, რომ თხელი IN0.52AL0.48AS ეპიტაქსიულ ფენას შეუძლია მიიღოს უკეთესი მომატება მახასიათებლები, ვიდრე INP, როგორც მულტიპლიკატორის ფენა სუფთა ელექტრონული ინექციის პირობებში.
(6) Ingaas/Ingaas (P)/Inalas and Ingaas/In (AL) Gaas/Inalas
მასალების გავლენის იონიზაციის მაჩვენებელი მნიშვნელოვანი ფაქტორია, რომელიც გავლენას ახდენს APD– ის შესრულებაზე. შედეგები აჩვენებს, რომ მულტიპლიკატორის ფენის შეჯახების იონიზაციის სიჩქარე შეიძლება გაუმჯობესდეს Ingaas (P) /Inalas და (AL) GAAS /Inalas Superlattice სტრუქტურების შემოღებით. Superlattice სტრუქტურის გამოყენებით, Band Engineering- ს შეუძლია ხელოვნურად გააკონტროლოს ასიმეტრიული ჯგუფის ზღვარზე შეწყვეტა გამტარუნარიან ჯგუფსა და Valence Band მნიშვნელობებს შორის და უზრუნველყოს, რომ გამტარობის ჯგუფის შეუსაბამობა გაცილებით დიდია, ვიდრე Valence Band შეუსაბამობა (Δec >> ΔEV). Ingaas- ის ნაყარი მასალებთან შედარებით, მნიშვნელოვნად გაიზარდა Ingaas/inalas კვანტური ჭაბურღილის ელექტრონული იონიზაციის მაჩვენებელი (A), ხოლო ელექტრონები და ხვრელები დამატებით ენერგიას იძენენ. ΔEC >> ΔEV– ის გამო, შეიძლება მოსალოდნელი იყოს, რომ ელექტრონებით მიღებული ენერგია ზრდის ელექტრონული იონიზაციის მაჩვენებელს გაცილებით მეტს, ვიდრე ხვრელის ენერგიის წვლილი ხვრელის იონიზაციის სიჩქარეში (B). იზრდება ელექტრონული იონიზაციის სიჩქარის თანაფარდობა (კ) იონიზაციის სიჩქარის გასწვრივ. აქედან გამომდინარე, მაღალი მომატების სიჩქარის პროდუქტი (GBW) და ხმაურის დაბალი შესრულების მიღება შესაძლებელია superlattice სტრუქტურების გამოყენებით. ამასთან, ეს IngaaS/Inalas Quantum Well სტრუქტურა APD, რომელსაც შეუძლია გაზარდოს K მნიშვნელობა, ძნელია ოპტიკური მიმღების მიმართ. ეს იმიტომ ხდება, რომ მულტიპლიკატორული ფაქტორი, რომელიც გავლენას ახდენს მაქსიმალურ რეაგირებაზე, შემოიფარგლება მუქი დინებით და არა მულტიპლიკატორული ხმაურით. ამ სტრუქტურაში, მუქი დენი ძირითადად გამოწვეულია Ingaas- ის ჭაბურღილის ფენის გვირაბის ეფექტით ვიწრო ბენდის უფსკრულით, ასე რომ, ფართო ჯგუფის უფსკრული მეოთხეული შენადნობის შემოღება, მაგალითად Ingaasp ან inalgaas, ნაცვლად ingaas- ს, როგორც კვანტური კარგად სტრუქტურის ჭაბურღილის ფენა, შეუძლია ჩახშოს ბნელი დენი.
პოსტის დრო: ნოემბერი -13-2023