Azken aurrerapenaksentikortasun handiko elur-jausien fotodetektagailuak
Giro-tenperaturako sentikortasun handia 1550 nmelur-jausien fotodiodo detektagailua
Infragorri hurbileko (SWIR) bandan, sentikortasun handiko abiadura handiko elur-jausi diodoak oso erabiliak dira komunikazio optoelektronikoan eta liDAR aplikazioetan. Hala ere, gaur egungo infragorri hurbileko elur-jausi fotodiodoa (APD), indio galio artseniko elur-jausi haustura diodoak (InGaAs APD) menderatzen duena, beti mugatua izan da eskualde biderkatzaile tradizionaleko materialen, indio fosfuroaren (InP) eta indio aluminio artsenikoaren (InAlAs) ausazko talka ionizazio zarataren ondorioz, eta horrek gailuaren sentikortasuna nabarmen murrizten du. Urteetan zehar, ikertzaile askok aktiboki bilatzen dituzte InGaAs eta InP plataforma optoelektrikoen prozesuekin bateragarriak diren eta siliziozko materialen antzeko inpaktu ionizazio zarata errendimendu ultra-baxua duten erdieroale material berriak.
1550 nm-ko elur-jausien fotodiodo detektagailu berritzaileak LiDAR sistemen garapena laguntzen du
Erresuma Batuko eta Estatu Batuetako ikertzaile talde batek lehen aldiz garatu du arrakastaz 1550 nm-ko APD fotodetektagailu ultra-sentikor berri bat (elur-jausien fotodetektagailua), LiDAR sistemen eta beste aplikazio optoelektroniko batzuen errendimendua asko hobetuko duela agintzen duen aurrerapen bat.
Material berriek abantaila nagusiak eskaintzen dituzte
Ikerketa honen aipagarriena materialen erabilera berritzailea da. Ikertzaileek GaAsSb aukeratu zuten xurgapen-geruza gisa eta AlGaAsSb biderkatzaile-geruza gisa. Diseinu hau InGaAs/InP tradizionaletik desberdina da eta abantaila nabarmenak dakartza:
1.GaAsSb xurgapen geruza: GaAsSb-k InGaAs-en antzeko xurgapen koefizientea du, eta GaAsSb xurgapen geruzatik AlGaAsSb-rako (biderkatzaile geruza) trantsizioa errazagoa da, tranpa efektua murriztuz eta gailuaren abiadura eta xurgapen eraginkortasuna hobetuz.
2.AlGaAsSb biderkatzaile geruza: AlGaAsSb biderkatzaile geruza InP eta InAlAs biderkatzaile geruza tradizionalen gainetik dago errendimenduari dagokionez. Batez ere, giro-tenperaturan irabazi handian, banda-zabalera handian eta zarata gehiegizko ultra-txikian islatzen da.
Errendimendu adierazle bikainak dituena
BerriaAPD fotodetektagailua(elur-jausien fotodiodo detektagailuak) errendimendu-neurrietan hobekuntza nabarmenak ere eskaintzen ditu:
1. Irabazi ultra-handia: 278ko irabazi ultra-handia lortu zen giro-tenperaturan, eta duela gutxi Jin Xiao doktoreak egituraren optimizazioa eta prozesua hobetu zituen, eta irabazi maximoa M=1212ra igo zen.
2. Zarata oso baxua: gehiegizko zarata oso baxua erakusten du (F < 3, irabazia M = 70; F<4, irabazia M=100).
3. Kuantizazio-eraginkortasun handia: irabazi maximoaren pean, kuantizazio-eraginkortasuna % 5935,3koa da. Tenperatura-egonkortasun handia: tenperatura baxuan matxuraren sentsibilitatea 11,83 mV/K ingurukoa da.
1. irudia APDren gehiegizko zaratafotodetektagailu gailuakbeste APD fotodetektagailu batzuekin alderatuta
Aplikazio aukera zabalak
APD berri honek ondorio garrantzitsuak ditu liDAR sistemetarako eta fotoi aplikazioetarako:
1. Seinale-zarata erlazio hobetua: Irabazi handiko eta zarata txikiko ezaugarriek seinale-zarata erlazioa nabarmen hobetzen dute, eta hori funtsezkoa da fotoi gutxiko inguruneetan egindako aplikazioetarako, hala nola berotegi-efektuko gasen monitorizazioan.
2. Bateragarritasun handia: APD fotodetektagailu berria (elur-jausi fotodetektagailua) egungo indio fosfuro (InP) optoelektronika plataformekin bateragarria izateko diseinatuta dago, dauden komunikazio-sistem komertzialekin integrazio ezin hobea bermatuz.
3. Eragiketa-eraginkortasun handia: giro-tenperaturan eraginkortasunez funtziona dezake hozte-mekanismo konplexurik gabe, hainbat aplikazio praktikotan hedapena erraztuz.
1550 nm-ko SACM APD fotodetektagailu (elur-jausi fotodetektagailu) berri honen garapenak aurrerapen handia dakar arlo honetan. APD fotodetektagailu (elur-jausi fotodetektagailu) tradizionalen diseinuetan gehiegizko zarata eta banda-zabalera irabaziarekin lotutako muga nagusiak konpontzen ditu. Berrikuntza honek liDAR sistemen gaitasunak areagotzea espero da, batez ere tripulatu gabeko liDAR sistemetan, baita espazio libreko komunikazioetan ere.
Argitaratze data: 2025eko urtarrilaren 13a