Laburpena: Elur-jausi fotodetektagailuaren oinarrizko egitura eta funtzionamendu-printzipioa (APD fotodetektagailua) aurkezten dira, gailuaren egituraren bilakaera prozesua aztertzen da, egungo ikerketaren egoera laburbiltzen da eta APDren etorkizuneko garapena prospektiboki aztertzen da.
1. Sarrera
Fotodetektagailu bat argi-seinaleak seinale elektriko bihurtzen dituen gailua da. bateanfotodetektagailu erdieroalea, fotoi intzidenteak kitzikaturiko argazki-sortutako eramailea kanpoko zirkuituan sartzen da aplikatutako polarizazio-tentsioaren pean eta neur daitekeen fotokorronte bat eratzen du. Gehieneko erantzuna izanda ere, PIN fotodiodo batek elektroi-zulo bikote pare bat bakarrik ekoitzi ditzake gehienez, hau da, barne irabazirik gabeko gailua. Erantzun handiagoa lortzeko, elur-jausi fotodiodoa (APD) erabil daiteke. APDren anplifikazio-efektua fotokorrontean ionizazio-talka efektuan oinarritzen da. Baldintza jakin batzuetan, elektroi eta zulo azeleratuek sarearekin talka egiteko nahikoa energia lor dezakete elektroi-zulo bikote berri bat sortzeko. Prozesu hau kate-erreakzio bat da, beraz, argiaren xurgapenaren ondorioz sortutako elektroi-zulo bikoteen bikoteak elektroi-zulo bikote ugari sor ditzake eta bigarren mailako fotokorronte handia eratu dezake. Hori dela eta, APD-k sentikortasun handia eta barne irabazia ditu, eta horrek gailuaren seinale-zarata erlazioa hobetzen du. APD, batez ere, distantzia luzeko edo zuntz optikoko komunikazio sistemetan erabiliko da jasotako potentzia optikoaren beste muga batzuk dituztenak. Gaur egun, gailu optikoko aditu asko oso baikor daude APDren aurreikuspenei buruz, eta uste dute APDren ikerketa beharrezkoa dela erlazionatutako arloen nazioarteko lehiakortasuna hobetzeko.
2.-ren garapen teknikoaelur-jausi fotodetektagailua(APD fotodetektagailua)
2.1 Materialak
(1)Bai fotodetektagailua
Si material teknologia mikroelektronikaren arloan oso erabilia den teknologia heldua da, baina ez da egokia komunikazio optikoaren alorrean orokorrean onartzen diren 1,31 mm eta 1,55 mm-ko uhin-luzera bitarteko gailuak prestatzeko.
(2) Ge
Ge APDren erantzun espektrala zuntz optikoko transmisioan galera baxuko eta sakabanaketa baxuko eskakizunetarako egokia den arren, zailtasun handiak daude prestaketa prozesuan. Gainera, Ge-ren elektroi eta zuloaren ionizazio-tasa erlazioa () 1etik hurbil dago, beraz, zaila da errendimendu handiko APD gailuak prestatzea.
(3)In0,53Ga0,47As/InP
Metodo eraginkorra da In0.53Ga0.47As APDren argi xurgapen geruza gisa eta InP geruza biderkatzaile gisa hautatzeko. In0.53Ga0.47As materialaren xurgapen gailurra 1,65 mm, 1,31 mm, 1,55 mm-ko uhin-luzera 104 cm-1 inguruko xurgapen koefiziente altua da, hau da, gaur egun argi-detektagailuaren xurgapen-geruzaren material hobetsia.
(4)InGaAs fotodetektagailua/Infotodetektagailua
InGaAsP argia xurgatzen duen geruza gisa eta InP geruza biderkatzaile gisa hautatuz, 1-1,4 mm-ko erantzun-uhin-luzera, eraginkortasun kuantiko handia, korronte ilun txikia eta elur-jausi irabazi handia duen APD presta daiteke. Aleazio-osagai desberdinak hautatuz, uhin-luzera zehatzetarako errendimendurik onena lortzen da.
(5)InGaAs/InAlAs
In0.52Al0.48As materialak banda-hutsune bat du (1,47eV) eta ez du xurgatzen 1,55 mm-ko uhin-luzera tartean. Ebidentzia dago In0.52Al0.48As geruza epitaxial meheak InP-k baino irabazi-ezaugarri hobeak lor ditzakeela geruza biderkatzaile gisa elektroi-injekzio hutsaren baldintzapean.
(6)InGaAs/InGaAs (P) /InAlAs eta InGaAs/In (Al) GaAs/InAlAs
Materialen inpaktuaren ionizazio-tasa APDren errendimenduan eragiten duen faktore garrantzitsua da. Emaitzek erakusten dute geruza biderkatzailearen talka ionizazio-tasa hobetu daitekeela InGaAs (P) /InAlAs eta In (Al) GaAs/InAlAs supersare egiturak sartuz. Supersarearen egitura erabiliz, bandaren ingeniaritzak artifizialki kontrolatu dezake eroapen-bandaren eta balentzia-bandaren balioen arteko banda asimetrikoen ertzaren etenaren etena, eta kondukzio-bandaren etentasuna balentzia-bandaren etenaren (ΔEc>>ΔEv) baino askoz handiagoa dela ziurtatu. InGaAs material solteekin alderatuta, InGaAs/InAlAs putzu kuantikoko elektroi ionizazio-tasa (a) nabarmen handitzen da, eta elektroiek eta zuloek energia gehigarria lortzen dute. ΔEc>>ΔEv dela eta, espero daiteke elektroiek lortutako energiak elektroien ionizazio-tasa askoz gehiago handitzen duela zuloaren energiak zulo-ionizazio-tasari (b) ekarpenak baino. Elektronien ionizazio-tasa eta zuloaren ionizazio-abiaduraren (k) erlazioa handitzen da. Hori dela eta, irabazi-banda-zabalera handiko produktua (GBW) eta zarata baxuko errendimendua lor daitezke supersare egiturak aplikatuz. Hala ere, k balioa handitu dezakeen InGaAs/InAlAs putzu kuantikoen egitura APD hau zaila da hargailu optikoetan aplikatzea. Hau da, gehienezko erantzuna eragiten duen faktore biderkatzailea korronte ilunak mugatzen duelako, ez zarata biderkatzaileak. Egitura honetan, korronte iluna, batez ere, InGaAs putzu geruzaren tunel-efektuaren eraginez sortzen da banda estuarekin, beraz, banda zabaleko hutsunearen aleazio kuaternarioa sartzea, adibidez, InGaAsP edo InAlGaAs, putzu geruza gisa InGaAs-en ordez. putzu kuantikoaren egiturak korronte iluna kendu dezake.
Argitalpenaren ordua: 2023-13-13