ඉහළ සංවේදීතා හිම කුණාටු ඡායා රූප අනාවරකවල මෑත කාලීන දියුණුව

මෑත කාලීන දියුණුවඅධි සංවේදීතා හිම කුණාටු ඡායාරූප අනාවරක

කාමර උෂ්ණත්වය ඉහළ සංවේදීතාව 1550 nmහිම කුණාටු ෆොටෝ ඩයෝඩ අනාවරකය

ආසන්න අධෝරක්ත (SWIR) කලාපයේ, අධි සංවේදීතා අධි වේග හිම කුණාටු ඩයෝඩ ඔප්ටෝ ඉලෙක්ට්‍රොනික සන්නිවේදනයේ සහ liDAR යෙදුම්වල බහුලව භාවිතා වේ. කෙසේ වෙතත්, ඉන්ඩියම් ගැලියම් ආසනික් හිම කුණාටු බිඳවැටීමේ ඩයෝඩය (InGaAs APD) ආධිපත්‍යය දරන වත්මන් ආසන්න අධෝරක්ත හිම කුණාටු ෆොටෝඩයෝඩය (APD) සෑම විටම සාම්ප්‍රදායික ගුණක කලාප ද්‍රව්‍ය වන ඉන්ඩියම් පොස්ෆයිඩ් (InP) සහ ඉන්ඩියම් ඇලුමිනියම් ආසනික් (InAlAs) වල අහඹු ඝට්ටන අයනීකරණ ශබ්දය මගින් සීමා කර ඇති අතර එමඟින් උපාංගයේ සංවේදීතාව සැලකිය යුතු ලෙස අඩු වේ. වසර ගණනාවක් පුරා, බොහෝ පර්යේෂකයන් InGaAs සහ InP ඔප්ටෝ ඉලෙක්ට්‍රොනික වේදිකා ක්‍රියාවලීන් සමඟ අනුකූල වන සහ තොග සිලිකන් ද්‍රව්‍යවලට සමාන අතිශය අඩු බලපෑම් අයනීකරණ ශබ්ද කාර්ය සාධනයක් ඇති නව අර්ධ සන්නායක ද්‍රව්‍ය සඳහා ක්‍රියාකාරීව සොයමින් සිටිති.

නව්‍ය 1550 nm හිම කුණාටු ෆොටෝඩයෝඩ අනාවරකය LiDAR පද්ධති සංවර්ධනයට උපකාරී වේ.

එක්සත් රාජධානියේ සහ ඇමරිකා එක්සත් ජනපදයේ පර්යේෂකයන් කණ්ඩායමක් පළමු වරට නව අතිශය ඉහළ සංවේදීතාව 1550 nm APD ෆොටෝඩෙටෙක්ටරයක් ​​සාර්ථකව සංවර්ධනය කර ඇත (හිම කුණාටු ප්‍රභා අනාවරකය), LiDAR පද්ධති සහ අනෙකුත් දෘෂ්ටි ඉලෙක්ට්‍රොනික යෙදුම්වල ක්‍රියාකාරිත්වය බෙහෙවින් වැඩිදියුණු කිරීමට පොරොන්දු වන ඉදිරි ගමනකි.

නව ද්‍රව්‍ය ප්‍රධාන වාසි ලබා දෙයි

මෙම පර්යේෂණයේ විශේෂත්වය වන්නේ ද්‍රව්‍යවල නව්‍ය භාවිතයයි. පර්යේෂකයන් අවශෝෂණ ස්ථරය ලෙස GaAsSb සහ ගුණක ස්ථරය ලෙස AlGaAsSb තෝරා ගත්හ. මෙම නිර්මාණය සාම්ප්‍රදායික InGaAs/InP ට වඩා වෙනස් වන අතර සැලකිය යුතු වාසි ගෙන එයි:

1.GaAsSb අවශෝෂණ ස්ථරය: GaAsSb හි InGaAs වලට සමාන අවශෝෂණ සංගුණකයක් ඇති අතර, GaAsSb අවශෝෂණ ස්ථරයේ සිට AlGaAsSb (ගුණක ස්ථරය) දක්වා සංක්‍රමණය පහසු වන අතර, උගුල් ආචරණය අඩු කර උපාංගයේ වේගය සහ අවශෝෂණ කාර්යක්ෂමතාව වැඩි දියුණු කරයි.

2.AlGaAsSb ගුණක ස්ථරය: AlGaAsSb ගුණක ස්ථරය සාම්ප්‍රදායික InP සහ InAlAs ගුණක ස්ථරයට වඩා කාර්ය සාධනය අතින් උසස් වේ. එය ප්‍රධාන වශයෙන් කාමර උෂ්ණත්වයේ දී ඉහළ ලාභයක්, ඉහළ කලාප පළලක් සහ අතිශය අඩු අතිරික්ත ශබ්දයකින් පිළිබිඹු වේ.

විශිෂ්ට කාර්ය සාධන දර්ශක සමඟ

නවAPD ෆොටෝඩෙටෙක්ටරය(avalanche photodiode අනාවරකය) කාර්ය සාධන මිනුම්වල සැලකිය යුතු දියුණුවක් ද ලබා දෙයි:

1. අතිශය ඉහළ ලාභය: කාමර උෂ්ණත්වයේ දී 278 ක අතිශය ඉහළ ලාභය ලබා ගත් අතර, මෑතකදී ආචාර්ය ජින් ෂියාඕ ව්‍යුහ ප්‍රශස්තිකරණය සහ ක්‍රියාවලිය වැඩිදියුණු කළ අතර උපරිම ලාභය M=1212 දක්වා වැඩි කරන ලදී.

2. ඉතා අඩු ශබ්දය: ඉතා අඩු අතිරික්ත ශබ්දයක් පෙන්වයි (F < 3, ලාභය M = 70; F<4, ලාභය M=100).

3. ඉහළ ක්වොන්ටම් කාර්යක්ෂමතාව: උපරිම ලාභය යටතේ, ක්වොන්ටම් කාර්යක්ෂමතාව 5935.3% තරම් ඉහළ අගයක් ගනී. ශක්තිමත් උෂ්ණත්ව ස්ථායිතාව: අඩු උෂ්ණත්වයේ දී බිඳවැටීමේ සංවේදීතාව 11.83 mV/K පමණ වේ.

රූපය 1 APD හි අතිරික්ත ශබ්දයෆොටෝඩෙටෙක්ටර් උපාංගඅනෙකුත් APD ෆොටෝඩෙටෙක්ටර් සමඟ සසඳන විට

පුළුල් යෙදුම් අපේක්ෂාවන්

මෙම නව APD liDAR පද්ධති සහ ෆෝටෝන යෙදුම් සඳහා වැදගත් ඇඟවුම් ඇත:

1. වැඩිදියුණු කළ සංඥා-ශබ්ද අනුපාතය: ඉහළ ලාභය සහ අඩු ශබ්ද ලක්ෂණ, හරිතාගාර වායු අධීක්ෂණය වැනි ෆෝටෝන-දුප්පත් පරිසරවල යෙදුම් සඳහා ඉතා වැදගත් වන සංඥා-ශබ්ද අනුපාතය සැලකිය යුතු ලෙස වැඩි දියුණු කරයි.

2. ශක්තිමත් අනුකූලතාව: නව APD ෆොටෝඩෙටෙක්ටරය (ඇවලාන්ච් ෆොටෝඩෙටෙක්ටරය) වත්මන් ඉන්ඩියම් පොස්ෆයිඩ් (InP) ඔප්ටෝඉලෙක්ට්‍රොනික් වේදිකා සමඟ අනුකූල වන පරිදි නිර්මාණය කර ඇති අතර, පවතින වාණිජ සන්නිවේදන පද්ධති සමඟ බාධාවකින් තොරව ඒකාබද්ධ වීම සහතික කරයි.

3. ඉහළ මෙහෙයුම් කාර්යක්ෂමතාව: සංකීර්ණ සිසිලන යාන්ත්‍රණ නොමැතිව කාමර උෂ්ණත්වයේ දී කාර්යක්ෂමව ක්‍රියා කළ හැකි අතර, විවිධ ප්‍රායෝගික යෙදුම්වල යෙදවීම සරල කරයි.

මෙම නව 1550 nm SACM APD ෆොටෝඩෙටෙක්ටරය (ඇවලාන්ච් ෆොටෝඩෙටෙක්ටරය) සංවර්ධනය කිරීම ක්ෂේත්‍රයේ ප්‍රධාන ඉදිරි ගමනක් නියෝජනය කරන අතර සාම්ප්‍රදායික APD ෆොටෝඩෙටෙක්ටර් (ඇවලාන්ච් ෆොටෝඩෙටෙක්ටර්) සැලසුම්වල අතිරික්ත ශබ්දය සහ ලාභ කලාප පළල නිෂ්පාදන සමඟ සම්බන්ධ ප්‍රධාන සීමාවන් ආමන්ත්‍රණය කරයි. මෙම නවෝත්පාදනය liDAR පද්ධතිවල, විශේෂයෙන් මිනිසුන් රහිත liDAR පද්ධතිවල මෙන්ම නිදහස් අවකාශ සන්නිවේදනයන්හි හැකියාවන් ඉහළ නැංවීමට අපේක්ෂා කෙරේ.