ბოლოდროინდელი მიღწევები მაღალი მგრძნობელობის ზვავის ფოტოდეტექტორებში

ბოლოდროინდელი მიღწევებიმაღალი მგრძნობელობის ზვავი ფოტოდეექტორები

ოთახის ტემპერატურა მაღალი მგრძნობელობა 1550 ნმზვავის ფოტოდიოდური დეტექტორი

ინფრაწითელი (SWIR) ახლო ჯგუფში, მაღალი მგრძნობელობის მაღალი სიჩქარის ზვავის დიოდები ფართოდ გამოიყენება ოპტოელექტრონული კომუნიკაციისა და ლიდარის პროგრამებში. ამასთან, ახლო ინფრაწითელი ზვავიანი ფოტოდიოდი (APD), სადაც დომინირებს ინდიუმ გალიუმის დარიშხანის ზვავი ავარიის დიოდი (Ingaas APD), ყოველთვის შემოიფარგლება ტრადიციული მულტიპლიკატორის რეგიონის მასალების, ინდიუმის ფოსფიდის (INP) და ინდიუმური ალუმინის არსენიკის (ინდიუმის ალუმინის არსენიკის (ინდიუმის ალუმინის არსენი (ინდიუმის ალუმინის არსენი (ინდიუმ Inalas), რის შედეგადაც შესაძლებელია მოწყობილობის მგრძნობელობის მნიშვნელოვანი შემცირება. წლების განმავლობაში, ბევრი მკვლევარი აქტიურად ეძებს ნახევარგამტარული მასალების ახალ მასალებს, რომლებიც შეესაბამება InGAAS და INP ოპტოელექტრონული პლატფორმის პროცესებს და აქვთ ულტრა დაბალი ზემოქმედების იონიზაციის ხმაურის შესრულება, რომელიც მსგავსია ნაყარი სილიკონის მასალებთან.

ინოვაციური 1550 ნმ ზვავის ფოტოდიოდედი დეტექტორი ხელს უწყობს LiDAR სისტემების განვითარებას

გაერთიანებული სამეფოსა და შეერთებულ შტატებში მკვლევართა გუნდმა პირველად წარმატებით შეიმუშავა ახალი ულტრა მაღალი მგრძნობელობა 1550 ნმ APD ფოტომოდექტორი (ზვავის ფოტოდექტორი), მიღწევა, რომელიც ჰპირდება LiDAR სისტემების და სხვა ოპტოელექტრონული პროგრამების შესრულების მნიშვნელოვნად გაუმჯობესებას.

ახალი მასალები გთავაზობთ მნიშვნელოვან უპირატესობებს

ამ კვლევის ყველაზე მნიშვნელოვანი მხარეა მასალების ინოვაციური გამოყენება. მკვლევარებმა შეარჩიეს Gaassb, როგორც შთანთქმის ფენა და Algaassb, როგორც მულტიპლიკატორული ფენა. ეს დიზაინი განსხვავდება ტრადიციული ინგაას/INP- სგან და მნიშვნელოვან უპირატესობებს მოაქვს:

1.GAASSB შთანთქმის ფენა: GAASSB– ს აქვს მსგავსი შთანთქმის კოეფიციენტი Ingaas– სთვის, ხოლო GaassB– ის შთანთქმის ფენიდან წყალმცენარეზე გადასვლა (მულტიპლიკატორული ფენა) უფრო ადვილია, ამცირებს ხაფანგის ეფექტს და აუმჯობესებს მოწყობილობის სიჩქარეს და შთანთქმის ეფექტურობას.

2.algaassb მულტიპლიკატორული ფენა: Algaassb მულტიპლიკატური ფენა უპირატესობას ანიჭებს ტრადიციულ INP და Inalas Multiplier ფენას შესრულებაში. იგი ძირითადად აისახება მაღალ მომატებაში ოთახის ტემპერატურაზე, მაღალ სიჩქარესა და ულტრა დაბალი ზედმეტი ხმაურის დროს.

შესანიშნავი შესრულების ინდიკატორებით

ახალიAPD Photodetector(Avalanche Photodiode Detector) ასევე გთავაზობთ მნიშვნელოვან გაუმჯობესებას შესრულების მეტრიკებში:

1. ულტრა მაღალი მოგება: ულტრა მაღალი მოგება 278 მიღწეული იქნა ოთახის ტემპერატურაზე, ხოლო ახლახან დოქტორ ჯინ Xiao– მა გააუმჯობესა სტრუქტურის ოპტიმიზაცია და პროცესი, ხოლო მაქსიმალური მოგება გაიზარდა M = 1212– მდე.

2. ძალიან დაბალი ხმაური: გვიჩვენებს ძალიან დაბალი ზედმეტი ხმაური (f <3, მოგება m = 70; f <4, მოგება m = 100).

3. მაღალი კვანტური ეფექტურობა: მაქსიმალური მოგების პირობებში, კვანტური ეფექტურობა ისეთივეა, როგორც 5935.3%. ძლიერი ტემპერატურის სტაბილურობა: ავარიის მგრძნობელობა დაბალ ტემპერატურაზე დაახლოებით 11.83 მვ/კ.

ნახ. 1 APD- ის ჭარბი ხმაურიფოტოდეტექტორის მოწყობილობებიშედარებით სხვა APD ფოტოდექტორთან შედარებით

ფართო განაცხადის პერსპექტივები

ამ ახალ APD– ს აქვს მნიშვნელოვანი შედეგები LIDAR სისტემებსა და ფოტონის პროგრამებზე:

1. გაუმჯობესებული სიგნალი-ხმაურის თანაფარდობა: მაღალი მომატება და დაბალი ხმაურის მახასიათებლები მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს სიგნალ-ხმაურის თანაფარდობას, რაც გადამწყვეტი მნიშვნელობა აქვს ფოტონურულ გარემოში გამოყენებისთვის, მაგალითად, სათბურის გაზების მონიტორინგში.

2. ძლიერი თავსებადობა: ახალი APD ფოტოდეტექტორი (ზვავი ფოტომოდექტორი) შექმნილია, რომ შეესაბამებოდეს მიმდინარე ინდიუმის ფოსფიდს (INP) ოპტოელექტრონიკის პლატფორმებს, რაც უზრუნველყოფს უწყვეტი ინტეგრაციას არსებულ კომერციულ საკომუნიკაციო სისტემებთან.

3. მაღალი ოპერაციული ეფექტურობა: მას შეუძლია ეფექტურად იმოქმედოს ოთახის ტემპერატურაზე, გაგრილების რთული მექანიზმების გარეშე, განლაგების გამარტივება სხვადასხვა პრაქტიკულ პროგრამებში.

ამ ახალი 1550 ნმ SACM APD ფოტოდექტორის (Avalanche PhotodeTector) განვითარება წარმოადგენს სფეროში მნიშვნელოვან მიღწევას, მიმართავს საკვანძო შეზღუდვებს, რომლებიც დაკავშირებულია ჭარბი ხმაურით და გამტარუნარიანობის პროდუქტებთან ერთად ტრადიციულ APD ფოტომოდექტორში (ზვავი ფოტოდეტექტორის) დიზაინში. ამ ინოვაციამ მოსალოდნელია LiDAR სისტემების შესაძლებლობები, განსაკუთრებით უპილოტო LIDAR სისტემებში, ასევე თავისუფალი სივრცის კომუნიკაციებში.