Xulosa: Ko'chki fotodetektorining asosiy tuzilishi va ishlash printsipi (APD fotodetektori) kiritiladi, qurilma tuzilishining evolyutsion jarayoni tahlil qilinadi, tadqiqotning joriy holati umumlashtiriladi va APDning kelajakdagi rivojlanishi istiqbolli ravishda o'rganiladi.
1. Kirish
Fotodetektor - bu yorug'lik signallarini elektr signallariga aylantiradigan qurilma.yarimo'tkazgichli fotodetektor, tushgan foton tomonidan qo'zg'atilgan fotogeneratsiyalangan tashuvchi qo'llaniladigan tarafkashlik kuchlanishi ostida tashqi zanjirga kiradi va o'lchanadigan fototokni hosil qiladi. Maksimal sezgirlikda ham PIN fotodiod faqat bir juft elektron-teshik juftligini ishlab chiqarishi mumkin, bu ichki kuchaytirishsiz qurilma. Yuqori sezgirlik uchun ko'chki fotodiodidan (APD) foydalanish mumkin. APD ning fototokka kuchaytirish effekti ionlanish to'qnashuv effektiga asoslangan. Muayyan sharoitlarda tezlashtirilgan elektronlar va teshiklar yangi elektron-teshik juftligini hosil qilish uchun panjara bilan to'qnashish uchun yetarli energiya olishlari mumkin. Bu jarayon zanjirli reaksiya bo'lib, yorug'lik yutilishi natijasida hosil bo'lgan elektron-teshik juftliklari ko'p sonli elektron-teshik juftliklarini ishlab chiqarishi va katta ikkilamchi fototokni hosil qilishi mumkin. Shuning uchun APD yuqori sezgirlik va ichki kuchaytirishga ega, bu esa qurilmaning signal-shovqin nisbatini yaxshilaydi. APD asosan uzoq masofali yoki kichikroq optik tolali aloqa tizimlarida qabul qilingan optik quvvatga boshqa cheklovlar bilan qo'llaniladi. Hozirgi vaqtda ko'plab optik qurilma mutaxassislari APD istiqbollari haqida juda optimistik fikrda va APD tadqiqotlari tegishli sohalarning xalqaro raqobatbardoshligini oshirish uchun zarur deb hisoblashadi.
2. Texnik rivojlanishko'chki fotodetektori(APD fotodetektori)
2.1 Materiallar
(1)Si fotodetektori
Si material texnologiyasi mikroelektronika sohasida keng qo'llaniladigan etuk texnologiyadir, ammo u optik aloqa sohasida odatda qabul qilingan 1,31 mm va 1,55 mm to'lqin uzunligi diapazonidagi qurilmalarni tayyorlash uchun mos emas.
(2)Ge
Ge APD ning spektral javobi optik tolali uzatishda past yo'qotish va past dispersiya talablariga mos bo'lsa-da, tayyorlash jarayonida katta qiyinchiliklar mavjud. Bundan tashqari, Ge ning elektron va teshik ionlanish tezligi nisbati () 1 ga yaqin, shuning uchun yuqori samarali APD qurilmalarini tayyorlash qiyin.
(3) In0.53Ga0.47As/InP
APD ning yorug'lik yutuvchi qatlami sifatida In0.53Ga0.47As va multiplikator qatlami sifatida InP ni tanlash samarali usul hisoblanadi. In0.53Ga0.47As materialining yutilish cho'qqisi 1.65 mm, 1.31 mm, 1.55 mm to'lqin uzunligi taxminan 104 sm-1 yuqori yutilish koeffitsientiga teng bo'lib, bu hozirgi vaqtda yorug'lik detektorining yutilish qatlami uchun afzal materialdir.
(4)InGaAs fotodetektori/Ichkaridafotodetektor
Yorug'likni yutuvchi qatlam sifatida InGaAsP va multiplikator qatlam sifatida InP ni tanlash orqali 1-1,4 mm javob to'lqin uzunligiga, yuqori kvant samaradorligiga, past qorong'u oqimga va yuqori ko'chki daromadiga ega APD tayyorlanishi mumkin. Turli qotishma komponentlarini tanlash orqali ma'lum to'lqin uzunliklari uchun eng yaxshi ishlashga erishiladi.
(5)InGaAs/InAlAs
In0.52Al0.48As materialining tasma oralig'i (1.47eV) mavjud va 1.55 mm to'lqin uzunligi oralig'ida yutmaydi. Sof elektron in'ektsiyasi sharti bilan yupqa In0.52Al0.48As epitaksial qatlami multiplikator qatlami sifatida InP ga qaraganda yaxshiroq kuchaytirish xususiyatlariga ega bo'lishi mumkinligi haqida dalillar mavjud.
(6)InGaAs/InGaAs (P) /InAlAs va InGaAs/In (Al) GaAs/InAlAs
Materiallarning zarba ionlanish tezligi APD ning ishlashiga ta'sir qiluvchi muhim omil hisoblanadi. Natijalar shuni ko'rsatadiki, ko'paytiruvchi qatlamning to'qnashuv ionlanish tezligini InGaAs (P) /InAlAs va In (Al) GaAs/InAlAs superpanjara tuzilmalarini kiritish orqali yaxshilash mumkin. Superpanjara tuzilmasidan foydalanib, tarmoqli muhandislik o'tkazuvchanlik diapazoni va valentlik diapazoni qiymatlari orasidagi assimetrik tarmoqli chekka uzilishining sun'iy ravishda nazorat qilinishi va o'tkazuvchanlik diapazoni uzilishining valentlik diapazoni uzilishidan (ΔEc>>ΔEv) ancha katta bo'lishini ta'minlashi mumkin. InGaAs ommaviy materiallari bilan taqqoslaganda, InGaAs/InAlAs kvant qudug'i elektron ionlanish tezligi (a) sezilarli darajada oshadi va elektronlar va teshiklar qo'shimcha energiya oladi. ΔEc>>ΔEv tufayli, elektronlar tomonidan olingan energiya elektron ionlanish tezligini teshik energiyasining teshik ionlanish tezligiga (b) qo'shgan hissasidan ancha ko'proq oshirishi kutilmoqda. Elektron ionlanish tezligining teshik ionlanish tezligiga nisbati (k) oshadi. Shuning uchun, superpanjara tuzilmalarini qo'llash orqali yuqori kuchaytirish-o'tkazish qobiliyati mahsuloti (GBW) va past shovqin ko'rsatkichlariga erishish mumkin. Biroq, k qiymatini oshirishi mumkin bo'lgan ushbu InGaAs/InAlAs kvant quduq strukturasi APD ni optik qabul qilgichlarga qo'llash qiyin. Buning sababi, maksimal sezgirlikka ta'sir qiluvchi multiplikator koeffitsienti multiplikator shovqini bilan emas, balki qorong'u oqim bilan cheklangan. Ushbu strukturada qorong'u oqim asosan tor polosali bo'shliqqa ega InGaAs quduq qatlamining tunnel effekti tufayli yuzaga keladi, shuning uchun kvant quduq strukturasining quduq qatlami sifatida InGaAs o'rniga InGaAsP yoki InAlGaAs kabi keng polosali bo'shliqli to'rtlamchi qotishmani kiritish qorong'u oqimni bostirishi mumkin.
Nashr vaqti: 2023-yil 13-noyabr