U principiu è a situazione attuale difotodetettore di valanga (Fotodetettore APD) Seconda parte
2.2 Struttura di chip APD
A struttura di chip raghjone hè a guaranzia di basa di i dispositi d'altu rendiment.U disignu strutturale di APD cunsidereghja principalmente a constante di u tempu RC, a cattura di buchi à l'eterojunction, u tempu di transitu di u trasportatore attraversu a regione di deplezione è cusì.U sviluppu di a so struttura hè riassuntu quì sottu:
(1) Struttura basica
A struttura APD più simplice hè basatu annantu à u fotodiodu PIN, a regione P è a regione N sò assai dopate, è a regione doppia repellente di tipu N o P hè introdutta in a regione P adiacente o regione N per generà elettroni secundarii è foru. coppie, cusì à rializà l'amplificazione di u photocurrent primariu.Per i materiali di a serie InP, perchè u coefficient d'ionizazione di l'impattu di u foru hè più grande ch'è u coefficient d'ionizazione di l'impattu di l'elettroni, a regione di guadagnu di doping di tipu N hè generalmente piazzata in a regione P.In una situazione ideale, solu i buchi sò injected in a regione di guadagnu, cusì sta struttura hè chjamata struttura injected hole.
(2) L'assorbimentu è u guadagnu sò distinti
A causa di e caratteristiche di banda larga di InP (InP hè 1.35eV è InGaAs hè 0.75eV), InP hè generalmente utilizatu cum'è materiale di zona di guadagnu è InGaAs cum'è materiale di zona di assorbimentu.
(3) E strutture di absorption, gradient and gain (SAGM) sò pruposte rispettivamente
Attualmente, a maiò parte di i dispositi APD cummirciali utilizanu materiale InP / InGaAs, InGaAs cum'è a strata di assorbimentu, InP sottu altu campu elettricu (> 5x105V / cm) senza rottura, pò esse usatu cum'è materiale di zona di guadagnu.Per questu materiale, u disignu di questu APD hè chì u prucessu di avalanche hè furmatu in u N-tip InP da a colisazione di i buchi.In cunsiderà a grande differenza in a banda gap trà InP è InGaAs, a diferenza di livellu di energia di circa 0.4eV in a banda di valenza face chì i buchi generati in a strata di assorbimentu InGaAs si ostruiscano à u bordu di l'eterojunction prima di ghjunghje à u stratu multiplicatore InP è a velocità hè assai grande. ridutta, risultatu in un tempu di risposta longu è larghezza di banda stretta di questu APD.Stu prublema pò esse risolta aghjunghjendu una capa di transizione InGaAsP trà i dui materiali.
(4) E strutture di absorption, gradient, charge and gain (SAGCM) sò pruposte rispettivamente
Per aghjustà ulteriormente a distribuzione di u campu elettricu di a capa d'assorbimentu è a capa di guadagnu, a capa di carica hè introdutta in u disignu di u dispusitivu, chì migliurà assai a velocità è a risposta di u dispusitivu.
(5) Struttura SAGCM di Resonator enhanced (RCE).
In u disignu ottimali sopra di i detectori tradiziunali, duvemu affruntà u fattu chì u grossu di a capa di assorbimentu hè un fattore contradictoriu per a velocità di u dispusitivu è l'efficienza quantum.U grossu magre di a capa assorbente pò riduce u tempu di transitu di u trasportatore, cusì una larga larghezza di banda pò esse ottenuta.Tuttavia, à u listessu tempu, per ottene una efficienza quantum più alta, a strata di assorbimentu deve avè un grossu abbastanza.A suluzione à stu prublema pò esse a struttura di cavità resonante (RCE), vale à dì, u Bragg Reflector (DBR) distribuitu hè designatu à u fondu è a cima di u dispusitivu.U specchiu DBR hè custituitu da dui tippi di materiali cù un indice di rifrazione bassu è un indice di rifrazione elevatu in struttura, è i dui crescenu alternativamente, è u grossu di ogni strata incontra a lunghezza d'onda di luce incidente 1/4 in u semiconductor.A struttura di resonatore di u detector pò risponde à i requisiti di velocità, u gruixu di a capa d'absorzione pò esse fatta assai magre, è l'efficienza quantum di l'elettrone hè aumentata dopu à parechje riflessioni.
(6) Struttura di guida d'onda accoppiata ai bordi (WG-APD)
Un'altra soluzione per risolve a cuntradizzione di e diverse effetti di u spessore di a strata di assorbimentu nantu à a velocità di u dispositivu è l'efficienza quantistica hè di introduci una struttura di guida d'onda accoppiata à bordu.Sta struttura entra in luce da u latu, perchè a strata di absorption hè assai longa, hè faciule d'ottene una alta efficienza quantum, è à u stessu tempu, a strata di absorption pò esse fatta assai fina, riducendu u tempu di transitu di u trasportatore.Per quessa, sta struttura risolve a differente dependenza di larghezza di banda è efficienza nantu à u gruixu di a capa d'absorption, è hè prevista per ottene un altu tassu è una alta efficienza quantum APD.U prucessu di WG-APD hè più simplice di quellu di RCE APD, chì elimina u complicatu prucessu di preparazione di mirror DBR.Dunque, hè più fattibile in u campu praticu è adattatu per a cunnessione otticu di u pianu cumuni.
3. Cunclusioni
U sviluppu di avalanchefotodetettoremateriali è dispusitivi hè rivista.I tassi di ionizazione di l'elettroni è di i buchi di i materiali InP sò vicinu à quelli di l'InAlAs, chì porta à u prucessu duppiu di i dui simbioni trasportatori, chì rende u tempu di custruzzione di avalanche più longu è u rumore aumentatu.Paragunatu à i materiali InAlAs puri, InGaAs (P) / InAlAs è In (Al) GaAs / InAlAs strutture di pozzu quantum anu un rapportu aumentatu di coefficienti di ionizazione di collisione, cusì u rendiment di u rumore pò esse cambiatu assai.In termini di struttura, a struttura SAGCM di risonatore rinfurzata (RCE) è a struttura di guida d'onda accoppiata à bordu (WG-APD) sò sviluppate per risolve e cuntradizioni di diversi effetti di u spessore di a strata di assorbimentu nantu à a velocità di u dispusitivu è l'efficienza quantistica.A causa di a cumplessità di u prucessu, l'applicazione pratica cumpleta di sti dui strutturi deve esse esplorata più.
Tempu di Postu: 14-Nov-2023