හි මූලධර්මය සහ වර්තමාන තත්ත්වයavalanche photodetector (APD photodetector) දෙවන කොටස
2.2 APD චිප ව්යුහය
සාධාරණ චිප් ව්යුහය ඉහළ කාර්ය සාධන උපාංගවල මූලික සහතිකයයි. APD හි ව්‍යුහාත්මක සැලසුම ප්‍රධාන වශයෙන් RC කාල නියතය, විෂම සන්ධියේදී සිදුරු අල්ලා ගැනීම, ක්ෂය වීමේ කලාපය හරහා වාහක සංක්රමණ කාලය සහ යනාදිය සලකා බලයි. එහි ව්යුහයේ වර්ධනය පහත සාරාංශගත කර ඇත:
(1) මූලික ව්යුහය
සරලම APD ව්යුහය PIN photodiode මත පදනම් වේ, P කලාපය සහ N කලාපය දැඩි ලෙස මාත්‍රණය කර ඇති අතර ද්විතියික ඉලෙක්ට්‍රෝන සහ සිදුරු ජනනය කිරීම සඳහා N-type හෝ P-type ද්විත්ව-විකර්ෂක කලාපය යාබද P කලාපයට හෝ N කලාපයට හඳුන්වා දෙනු ලැබේ. යුගල, ප්‍රාථමික ප්‍රභා ධාරාවේ විස්තාරණය අවබෝධ කර ගැනීම සඳහා. InP ශ්‍රේණි ද්රව්ය සඳහා, සිදුරු බලපෑම් අයනීකරණ සංගුණකය ඉලෙක්ට්‍රෝන බලපෑම් අයනීකරණ සංගුණකයට වඩා වැඩි බැවින්, N-වර්ගයේ මාත්‍රණයේ ප්‍රතිලාභ කලාපය සාමාන්‍යයෙන් P කලාපය තුළ තබා ඇත. පරමාදර්ශී තත්වයක් තුළ, ලබා ගැනීමේ කලාපයට සිදුරු පමණක් එන්නත් කරනු ලැබේ, එබැවින් මෙම ව්යුහය සිදුරු-එන්නත් ව්‍යුහයක් ලෙස හැඳින්වේ.
(2) අවශෝෂණය සහ ලාභය කැපී පෙනේ
InP හි පුළුල් කලාප පරතරය ලක්ෂණ නිසා (InP 1.35eV සහ InGaAs 0.75eV), InP සාමාන්‍යයෙන් ලාභ කලාප ද්රව්ය ලෙසත් InGaAs අවශෝෂණ කලාප ද්රව්ය ලෙසත් භාවිතා වේ.
(3) අවශෝෂණය, අනුක්‍රමණය සහ ලාභය (SAGM) ව්‍යුහයන් පිළිවෙලින් යෝජනා කෙරේ
වර්තමානයේ, බොහෝ වාණිජ APD උපාංග InP/InGaAs ද්රව්ය භාවිතා කරයි, InGaAs අවශෝෂණ ස්ථරය ලෙස, InP අධි විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රය යටතේ (>5x105V/cm) බිඳ වැටීමකින් තොරව, ලාභ කලාප ද්‍රව්‍යයක් ලෙස භාවිතා කළ හැක. මෙම ද්රව්ය සඳහා, මෙම APD හි සැලසුම නම්, හිම කුණාටු ක්‍රියාවලිය N-වර්ගයේ InP හි සිදුරු ගැටීමෙන් සෑදී ඇති බවයි. InP සහ InGaAs අතර කලාප පරතරයේ විශාල වෙනස සැලකිල්ලට ගත් විට, සංයුජතා කලාපයේ 0.4eV පමණ වන ශක්ති මට්ටමේ වෙනස InP ගුණක ස්ථරයට ළඟා වීමට පෙර විෂම සන්ධි දාරයේ InGaAs අවශෝෂණ ස්ථරයේ ජනනය වන සිදුරු අවහිර කරන අතර වේගය විශාල වේ. අඩු කර ඇති අතර, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස මෙම APD හි දිගු ප්‍රතිචාර කාලය සහ පටු කලාප පළලක් ඇත. මෙම ද්රව්ය දෙක අතර InGaAsP සංක්‍රාන්ති ස්තරයක් එකතු කිරීමෙන් මෙම ගැටළුව විසඳා ගත හැක.
(4) අවශෝෂණය, අනුක්‍රමණය, ආරෝපණය සහ ලාභය (SAGCM) ව්‍යුහයන් පිළිවෙලින් යෝජනා කෙරේ
අවශෝෂණ ස්ථරයේ සහ ලාභ ස්තරයේ විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍ර ව්‍යාප්තිය තවදුරටත් සකස් කිරීම සඳහා, ආරෝපණ ස්තරය උපාංග සැලසුමට හඳුන්වා දී ඇති අතර එමඟින් උපාංගයේ වේගය සහ ප්‍රතිචාරාත්මක බව බෙහෙවින් වැඩි දියුණු කරයි.
(5) අනුනාදක වැඩිදියුණු කළ (RCE) SAGCM ව්යුහය
සාම්ප්‍රදායික අනාවරකවල ඉහත ප්‍රශස්ත සැලසුමේදී, අවශෝෂණ තට්ටුවේ thickness ණකම උපාංගයේ වේගය සහ ක්වොන්ටම් කාර්යක්ෂමතාව සඳහා පරස්පර විරෝධී සාධකයක් බව අප මුහුණ දිය යුතුය. අවශෝෂණය කරන ස්ථරයේ තුනී ඝනකම වාහක සංක්රමණ කාලය අඩු කළ හැකි බැවින් විශාල කලාප පළලක් ලබා ගත හැකිය. කෙසේ වෙතත්, ඒ සමගම, ඉහළ ක්වොන්ටම් කාර්යක්ෂමතාවයක් ලබා ගැනීම සඳහා, අවශෝෂණ ස්ථරයට ප්රමාණවත් ඝනකමක් තිබිය යුතුය. මෙම ගැටලුවට විසඳුම අනුනාද කුහරයේ (RCE) ව්යුහය විය හැකිය, එනම් බෙදා හරින ලද Bragg පරාවර්තකය (DBR) උපාංගයේ පහළ සහ ඉහළින් නිර්මාණය කර ඇත. DBR දර්පණය ව්යුහයේ අඩු වර්තන දර්ශකයක් සහ ඉහළ වර්තන දර්ශකයක් සහිත ද්රව්ය වර්ග දෙකකින් සමන්විත වන අතර, ඒ දෙක මාරුවෙන් මාරුවට වර්ධනය වන අතර, එක් එක් ස්ථරයේ ඝනකම අර්ධ සන්නායකයේ සිදුවීම් ආලෝක තරංග ආයාමය 1/4 සපුරාලයි. අනාවරකයේ අනුනාදක ව්‍යුහයට වේග අවශ්‍යතා සපුරාලිය හැකි අතර, අවශෝෂණ ස්ථරයේ ඝණකම ඉතා තුනී කළ හැකි අතර, පරාවර්තන කිහිපයකින් පසු ඉලෙක්ට්‍රෝනයේ ක්වොන්ටම් කාර්යක්ෂමතාව වැඩි වේ.
(6) Edge-coupled waveguide structure (WG-APD)
උපාංග වේගය සහ ක්වොන්ටම් කාර්යක්ෂමතාවය මත අවශෝෂණ ස්ථරයේ ඝනකමේ විවිධ බලපෑම්වල ප්‍රතිවිරෝධතා විසඳීමට තවත් විසඳුමක් වන්නේ එජ්-කපල්ඩ් තරංග මාර්ගෝපදේශ ව්යුහය හඳුන්වා දීමයි. මෙම ව්යුහය පැත්තෙන් ආලෝකයට ඇතුල් වේ, අවශෝෂණ ස්ථරය ඉතා දිගු බැවින්, ඉහළ ක්වොන්ටම් කාර්යක්ෂමතාවයක් ලබා ගැනීම පහසු වන අතර, එම අවස්ථාවේදීම, වාහක සංක්රමණ කාලය අඩු කිරීම, අවශෝෂණ ස්ථරය ඉතා තුනී කළ හැක. එබැවින්, මෙම ව්යුහය අවශෝෂණ ස්ථරයේ ඝණකම මත කලාප පළල සහ කාර්යක්ෂමතාවයේ විවිධ යැපීම විසඳන අතර, ඉහළ අනුපාතයක් සහ ඉහළ ක්වොන්ටම් කාර්යක්ෂමතාවයක් APD ලබා ගැනීමට අපේක්ෂා කෙරේ. WG-APD හි ක්‍රියාවලිය RCE APD වලට වඩා සරල වන අතර එමඟින් DBR දර්පණයේ සංකීර්ණ සකස් කිරීමේ ක්‍රියාවලිය ඉවත් කරයි. එබැවින්, එය ප්රායෝගික ක්ෂේත්රයේ වඩාත් ශක්ය වන අතර පොදු තලයේ දෘශ්ය සම්බන්ධතාවය සඳහා සුදුසු වේ.
3. නිගමනය
හිම කුණාටු වර්ධනයphotodetectorද්රව්ය සහ උපාංග සමාලෝචනය කෙරේ. InP ද්‍රව්‍යවල ඉලෙක්ට්‍රෝන සහ සිදුරු ඝට්ටන අයනීකරණ අනුපාත InAlAs වලට සමීප වන අතර, එය වාහක සහජීවන දෙකේ ද්විත්ව ක්‍රියාවලියට මග පාදයි, එමඟින් හිම කුණාටු ගොඩනැගීමේ කාලය වැඩි වන අතර ශබ්දය වැඩි වේ. පිරිසිදු InAlAs ද්රව්ය හා සසඳන විට InGaAs (P) /InAlAs සහ In (Al) GaAs/InAlAs ක්වොන්ටම් ළිං ව්‍යුහයන් ඝට්ටන අයනීකරණ සංගුණකවල වැඩි අනුපාතයක් ඇති බැවින් ශබ්ද කාර්ය සාධනය විශාල වශයෙන් වෙනස් කළ හැක. ව්යුහය අනුව, අනුනාදක වැඩිදියුණු කළ (RCE) SAGCM ව්යුහය සහ දාර-සම්බන්ධ තරංග මාර්ගෝපදේශ ව්යුහය (WG-APD) උපාංගයේ වේගය සහ ක්වොන්ටම් කාර්යක්ෂමතාවය මත අවශෝෂණ ස්ථරයේ ඝනකමේ විවිධ බලපෑම්වල ප්‍රතිවිරෝධතා විසඳීම සඳහා සංවර්ධනය කෙරේ. ක්‍රියාවලියේ සංකීර්ණත්වය හේතුවෙන් මෙම ව්‍යුහ දෙකෙහි සම්පූර්ණ ප්රායෝගික භාවිතය තවදුරටත් ගවේෂණය කළ යුතුය.
පසු කාලය: නොවැම්බර්-14-2023