Recenti progressi in i fotodetettori di valanga ad alta sensibilità

Avanzamenti recenti infotodetettori di valanga ad alta sensibilità

Alta sensibilità à temperatura ambiente 1550 nmrilevatore di fotodiodi a valanga

In a banda vicinu à l'infrarossu (SWIR), i diodi à valanga à alta sensibilità è alta velocità sò largamente usati in a cumunicazione optoelettronica è in l'applicazioni liDAR. Tuttavia, l'attuale fotodiodu à valanga (APD) vicinu à l'infrarossu, duminatu da u diodu di ripartizione di valanga d'indiu, galliu è arsenicu (InGaAs APD), hè sempre statu limitatu da u rumore di ionizazione di collisione casuale di i materiali tradiziunali di a regione multiplicatrice, u fosfuru d'indiu (InP) è l'arsenicu d'aluminiu è indiu (InAlAs), risultendu in una riduzione significativa di a sensibilità di u dispusitivu. Annantu à l'anni, parechji circadori cercanu attivamente novi materiali semiconduttori chì sò cumpatibili cù i prucessi di piattaforma optoelettronica InGaAs è InP è chì anu prestazioni di rumore di ionizazione à impattu ultra bassu simile à i materiali di siliciu in massa.

L'innovativu rilevatore di fotodiodi à valanga di 1550 nm aiuta u sviluppu di sistemi LiDAR

Una squadra di circadori in u Regnu Unitu è ​​in i Stati Uniti anu sviluppatu per a prima volta cù successu un novu fotodetector APD di 1550 nm à sensibilità ultra-alta (fotorilevatore di valanga), una scuperta chì prumesse di migliurà assai e prestazioni di i sistemi LiDAR è altre applicazioni optoelettroniche.

I novi materiali offrenu vantaghji chjave

U puntu culminante di sta ricerca hè l'usu innovativu di i materiali. I circadori anu sceltu GaAsSb cum'è stratu d'assorbimentu è AlGaAsSb cum'è stratu multiplicatore. Stu cuncepimentu hè diversu da u tradiziunale InGaAs/InP è porta vantaghji significativi:

1. Stratu d'assorbimentu di GaAsSb: GaAsSb hà un coefficientu d'assorbimentu simile à InGaAs, è a transizione da u stratu d'assorbimentu di GaAsSb à AlGaAsSb (stratu multiplicatore) hè più faciule, riducendu l'effettu trappula è migliurendu a velocità è l'efficienza d'assorbimentu di u dispusitivu.

2. Stratu multiplicatore AlGaAsSb: U stratu multiplicatore AlGaAsSb hè superiore à u stratu multiplicatore tradiziunale InP è InAlAs in termini di prestazioni. Si riflette principalmente in un guadagnu elevatu à temperatura ambiente, una larghezza di banda elevata è un rumore eccessivu ultra bassu.

Cù indicatori di rendiment eccellenti

U novuFotodetector APD(rilevatore di fotodiodi di valanga) offre ancu miglioramenti significativi in ​​​​e metriche di prestazione:

1. Guadagnu ultra-altu: U guadagnu ultra-altu di 278 hè statu ottenutu à temperatura ambiente, è recentemente u duttore Jin Xiao hà migliuratu l'ottimisazione di a struttura è u prucessu, è u guadagnu massimu hè statu aumentatu à M = 1212.

2. Rumore assai bassu: mostra un rumore in eccessu assai bassu (F < 3, guadagnu M = 70; F<4, guadagnu M=100).

3. Alta efficienza quantica: sottu à u guadagnu massimu, l'efficienza quantica hè alta cum'è 5935,3%. Forte stabilità di temperatura: a sensibilità di rottura à bassa temperatura hè di circa 11,83 mV/K.

Fig 1 Rumore eccessivu di APDdispositivi di fotodetettoreparagunatu cù altri fotodetector APD

Prospettive di applicazione larghe

Questu novu APD hà implicazioni impurtanti per i sistemi liDAR è l'applicazioni di fotoni:

1. Rapportu segnale-rumore miglioratu: E caratteristiche di guadagnu elevatu è di rumore bassu miglioranu significativamente u rapportu segnale-rumore, chì hè criticu per l'applicazioni in ambienti poveri di fotoni, cum'è u monitoraghju di i gas serra.

2. Forte cumpatibilità: U novu fotodetector APD (fotodetector di valanga) hè cuncipitu per esse cumpatibile cù l'attuali piattaforme optoelettroniche di fosfuru d'indiu (InP), assicurendu una integrazione perfetta cù i sistemi di cumunicazione cummerciale esistenti.

3. Alta efficienza operativa: Pò ​​funziunà in modu efficiente à temperatura ambiente senza meccanismi di raffreddamentu cumplessi, simplificendu u spiegamentu in varie applicazioni pratiche.

U sviluppu di stu novu fotodetector APD SACM di 1550 nm (fotodetector di valanga) rapprisenta una svolta maiò in u campu, affrontendu e limitazioni chjave assuciate à u rumore eccessivu è à i prudutti di larghezza di banda di guadagnu in i disinni tradiziunali di fotodetector APD (fotodetector di valanga). Si prevede chì sta innovazione aumenterà e capacità di i sistemi liDAR, in particulare in i sistemi liDAR senza equipaggio, è ancu in e cumunicazioni in u spaziu liberu.