Printzipioa eta gaur egungo egoeraAvalanche fotodetektorea (APD fotodetektorea) Bigarren zatia
2.2 APD txiparen egitura
Arrazoizko txiparen egitura errendimendu handiko gailuen oinarrizko bermea da. APDren egiturazko diseinuak RC denbora konstantea da, heterojuntzioan heterojuntzioan, garraiolariaren garraioaren denbora agortzeko eskualdearen bidez eta abar. Bere egituraren garapena jarraian laburbiltzen da:
(1) Oinarrizko egitura
APD egitura sinpleena PIN fotogorioan oinarritzen da, P eskualdeak eta N eskualdeak oso dopatuak dira, eta N-Mota edo P-motako eskualde bikoitza da aldameneko P eskualde edo N eskualdean bigarren mailako elektroiak eta zulo bikoteak sortzeko. INP serieko materialetarako, zuloaren inpaktua ionizazio koefizientea elektroi-inpaktuaren ionizazio koefizientea baino handiagoa delako, N motako dopinaren gaineko eskualdea P eskualdean kokatzen da. Egoera apropos batean, zuloak soilik injektatzen dira eskumuturrean, beraz egitura hau zulo injektatutako egitura deritzo.
(2) Xurgatzea eta irabazia bereizten dira
Banda zabalaren hutsuneen garrantzia dela eta, INP (INP 1.35ev da eta INGAAS da 0,75ev da), izan ere, INP normalean irabazteko gunearen material gisa erabiltzen da eta Ingaas xurgapen gunearen material gisa erabiltzen da.
(3) Xurgapena, gradientea eta irabazia (SAGM) egiturak hurrenez hurren proposatzen dira
Gaur egun, APD gailu komertzial gehienek Inp / Ingaas materiala erabiltzen dute, Ingaas xurgapen geruza gisa, INP eremu elektriko altuaren azpian (> 5x105V / cm) matxurarik gabe, irabazi gune gisa erabil daiteke. Material horretarako, APD honen diseinua zera da, labain prozesua N motako inpan eratzen dela zuloen talka egitean. Valence Band-en banda-maila aldea kontuan hartuta, Valence Band-en. Ingaas xurgatze-geruzaren aldea kontuan hartuta, Ingaas xurgatze-geruzan sortutako zuloak heterjuntzio ertzean oztopatu egin dira, INP biderkatzaile geruza iritsi aurretik eta abiadura handiz murriztu da, erantzun luzearen denbora eta APD honen banda zabalera estua. Arazo hau bi materialen artean ingaasp trantsizio geruza gehituz konpondu daiteke.
(4) Xurgapena, gradientea, karga eta irabazia (SAGCM) egiturak hurrenez hurren proposatzen dira
Xurgapen geruzaren eremua banatzeko eta irabazteko geruzaren banaketa areagotzeko, karga geruza gailuaren diseinuan sartzen da, eta horrek asko hobetzen du gailuaren abiadura eta erantzunkizuna.
(5) Erresonatzailearen (RCE) SAGCM egitura
Ohiko detektagailuen diseinu optimoan, xurgapen geruzaren lodiera gailuaren abiadura eta eraginkortasun kuantikoa lortzeko faktore kontraesankorra dela aurre egin behar diogu. Xurgatzaile geruzaren lodiera meheak garraiolariaren garraioaren denbora murriztu dezake eta, beraz, banda zabalera handi bat lor daiteke. Hala ere, aldi berean, eraginkortasun kuantiko handiagoa lortzeko, xurgapen geruzak nahikoa lodiera izan behar du. Arazo honen konponbidea oihartzunaren barrunbea (RCE) egitura izan daiteke, hau da, banatutako Bragg Reflysor (DBR) gailuaren behealdean eta goiko aldean diseinatuta dago. DBR ispilua errefrakzio-indize baxua eta errefrakzio indize altua duten bi materialek osatzen dute egituran, eta biak txandaka hazten dira eta geruza bakoitzaren lodierak 1/4 erdiko uhin luzera duen gertakari argia betetzen du. Detektagailuen erresonatzailearen egiturak abiadura eskakizunak bete ditzake, xurgapen geruzaren lodiera oso mehea egin daiteke, eta elektroiaren eraginkortasun kuantikoa areagotu egin daiteke hainbat gogoeta egin ondoren.
(6) Ertzaren akoplatutako waveGuide egitura (WG-APD)
Gailuaren abiaduraren eta eraginkortasun kuantikoan xurgatzeko geruza lodieraren eragin desberdinen kontraesana konpontzeko beste irtenbide bat da. Egitura hau alboan sartzen da, xurgatzeko geruza oso luzea delako, erraza da eraginkortasun kuantiko handia lortzea, eta aldi berean, xurgapen geruza oso mehea egin daiteke, garraiolariaren garraioaren denbora murriztuz. Hori dela eta, egitura honek banda zabaleraren eta eraginkortasunaren menpekotasun desberdina da xurgatzeko geruzaren lodierari buruz, eta tasa altua eta eraginkortasun kuantiko handiko APDa lortzea espero da. WG-APD prozesua RCE APDena baino sinpleagoa da, DBR ispiluen prestaketa prozesu konplikatua ezabatzen duena. Hori dela eta, bideragarriagoa da arlo praktikoan eta plano optikoko konexio arruntetarako egokia da.
3. Ondorioa
Avalancharen garapenafotodetectorMaterialak eta gailuak berrikusten dira. Inals-eko elektroi eta zuloen talkaren ionizazio-tasak Ingp materialen gertukoak dira, eta horrek bi garraiolariaren sinboloen prozesu bikoitza du eta, ondorioz, avalanche eraikinaren denbora luzeagoa da eta zarata handitu egiten da. Inalas material puruekin alderatuta, Ingaas (P) / Inalas eta (AL) Gaas / Inalas Quantum Putzu egituretan talkaren ionizazio koefizienteen erlazio handiagoa dute, beraz, zarataren errendimendua asko alda daiteke. Egiturari dagokionez, erresonatzaile hobetua (RCE) SAGCM egitura eta ertzaren akoplatutako uhin-egitura (WG-APD) garatzen dira, xurgapen-geruzaren lodiera gailuaren abiadura eta eraginkortasun kuantikoaren eragin desberdinen kontraesanak konpontzeko. Prozesuaren konplexutasuna dela eta, bi egitura horien aplikazio praktiko osoa gehiago esploratu behar da.
Ordua: 20123ko azaroaren 14a