خلاصو: avalanche photodetector جو بنيادي ڍانچو ۽ ڪم ڪندڙ اصول (APD فوٽو ڊيڪٽر) متعارف ڪرايا ويا آهن، ڊوائيس جي جوڙجڪ جي ارتقاء جي عمل جو تجزيو ڪيو ويو آهي، موجوده تحقيق جي صورتحال کي اختصار ڪيو ويو آهي، ۽ APD جي مستقبل جي ترقي ممڪن طور تي اڀياس ڪئي وئي آهي.
1. تعارف
هڪ فوٽو ڊيڪٽر هڪ ڊوائيس آهي جيڪو روشني سگنلن کي برقي سگنلن ۾ تبديل ڪري ٿو. ۾ هڪسيمي ڪنڊڪٽر فوٽو ڊيڪٽر، فوٽو ٺاهيل ڪيريئر واقعي فوٽون پاران پرجوش ٿي خارجي سرڪٽ ۾ لاڳو ٿيل بائس وولٽيج جي هيٺان داخل ٿئي ٿو ۽ ماپبل فوٽو ڪرنٽ ٺاهي ٿو. جيتوڻيڪ وڌ ۾ وڌ ردعمل تي، هڪ PIN فوٽوڊيوڊ صرف هڪ جوڙو اليڪٽران سوراخ جوڙو پيدا ڪري سگهي ٿو، جيڪو اندروني فائدي کان سواء هڪ ڊوائيس آهي. وڌيڪ جواب ڏيڻ لاء، هڪ برفاني ڦوٽوڊيوڊ (APD) استعمال ڪري سگهجي ٿو. فوٽوڪورنٽ تي APD جو واڌارو اثر آئنائيزيشن ٽوڙڻ واري اثر تي ٻڌل آهي. ڪجهه حالتن هيٺ، تيز رفتار اليڪٽران ۽ سوراخ ڪافي توانائي حاصل ڪري سگھن ٿا ته جيئن اليڪٽران سوراخ جوڙو جو نئون جوڙو پيدا ڪرڻ لاءِ جالي سان ٽڪرائجي. اهو عمل هڪ زنجير ردعمل آهي، انهي ڪري ته روشني جذب جي ذريعي پيدا ٿيندڙ اليڪٽران-سوراخ جوڙو جوڙو هڪ وڏي تعداد ۾ اليڪٽران-سوراخ جوڙو پيدا ڪري سگهي ٿو ۽ هڪ وڏو ثانوي فوٽو ڪرنٽ ٺاهي سگهي ٿو. تنهن ڪري، APD وٽ اعلي ردعمل ۽ اندروني فائدو آهي، جيڪو ڊوائيس جي سگنل کان شور جي تناسب کي بهتر بڻائي ٿو. APD بنيادي طور تي استعمال ڪيو ويندو ڊگھي فاصلي يا ننڍي آپٽيڪل فائبر ڪميونيڪيشن سسٽم ۾ ٻين حدن سان گڏ موصول ٿيل آپٽيڪل پاور تي. هن وقت، ڪيترائي آپٽيڪل ڊوائيس ماهر APD جي امڪانن جي باري ۾ تمام پراميد آهن، ۽ يقين رکون ٿا ته APD جي تحقيق سان لاڳاپيل شعبن جي بين الاقوامي مقابلي کي وڌائڻ لاء ضروري آهي.
2. جي ٽيڪنيڪل ترقيبرفاني ڦوٽو ڊيڪٽر(APD فوٽو ڊيڪٽر)
2.1 مواد
(1)فوٽو ڊيڪٽر
سي مادي ٽيڪنالاجي هڪ بالغ ٽيڪنالاجي آهي جيڪا وڏي پيماني تي مائڪرو اليڪٽرانڪس جي شعبي ۾ استعمال ٿئي ٿي، پر اهو 1.31mm ۽ 1.55mm جي موج جي حد ۾ ڊوائيسز جي تياري لاء مناسب ناهي جيڪي عام طور تي نظرياتي ڪميونيڪيشن جي ميدان ۾ قبول ڪيا ويا آهن.
(2) جي
جيتوڻيڪ Ge APD جو spectral جواب گهٽ نقصان جي ضرورتن لاءِ موزون آهي ۽ آپٽيڪل فائبر ٽرانسميشن ۾ گهٽ منتشر، تياري جي عمل ۾ وڏيون مشڪلاتون آهن. ان کان علاوه، Ge جي اليڪٽران ۽ سوراخ آئنائيزيشن جي شرح جو تناسب () 1 جي ويجهو آهي، تنهنڪري اعلي ڪارڪردگي APD ڊوائيسز تيار ڪرڻ ڏکيو آهي.
(3) In0.53Ga0.47As/InP
اهو هڪ مؤثر طريقو آهي In0.53Ga0.47As کي APD جي روشني جذب ڪرڻ واري پرت جي طور تي ۽ InP کي ضرب جي پرت جي طور تي. In0.53Ga0.47A جي جذب جي چوٽي آهي 1.65mm، 1.31mm، 1.55mm موج جي ڊيگهه اٽڪل 104cm-1 اعلي جذب جي کوٽائي آهي، جيڪا هن وقت لائيٽ ڊيڪٽر جي جذب پرت لاءِ ترجيحي مواد آهي.
(4)InGaAs فوٽو ڊيڪٽر/ ۾فوٽو ڊيڪٽر
InGaAsP کي روشني جذب ڪرڻ واري پرت جي طور تي ۽ InP کي ملٽي پليئر پرت جي طور تي چونڊڻ سان، APD 1-1.4mm جي جوابي ويڪرائي ڦاڪ سان، اعلي مقدار جي ڪارڪردگي، گهٽ گندي ڪرنٽ ۽ تيز برفاني واڌ حاصل ڪري سگهجي ٿي. مختلف مصر جي اجزاء کي چونڊڻ سان، مخصوص موج جي ڊيگهه لاء بهترين ڪارڪردگي حاصل ڪئي وئي آهي.
(5) InGaAs/InAlAs
In0.52Al0.48A مادي ۾ هڪ بينڊ گيپ (1.47eV) آهي ۽ 1.55mm جي موج جي ڊيگهه تي جذب نٿو ٿئي. ان ڳالهه جو ثبوت آهي ته پتلي In0.52Al0.48As epitaxial پرت خالص اليڪٽران انجيڪشن جي حالت ۾ InP جي ڀيٽ ۾ هڪ ملٽيپليڪٽر پرت جي ڀيٽ ۾ بهتر فائدو حاصل ڪري سگهي ٿي.
(6)InGaAs/InGaAs (P) /InAlAs ۽ InGaAs/In (Al) GaAs/InAlAs
مواد جي اثر آئنائيزيشن جي شرح هڪ اهم عنصر آهي جيڪو APD جي ڪارڪردگي کي متاثر ڪري ٿو. نتيجن مان ظاهر ٿئي ٿو ته ملٽي پليئر پرت جي تصادم جي آئنائيزيشن جي شرح کي InGaAs (P) / InAlAs ۽ In (Al) GaAs / InAlAs superlattice جوڙجڪ متعارف ڪرائڻ سان بهتر ٿي سگھي ٿو. سپرليٽيس ڍانچي کي استعمال ڪندي، بئنڊ انجنيئرنگ مصنوعي طور تي ڪنٽرول بينڊ ۽ ويلنس بينڊ جي قدرن جي وچ ۾ غير سميميٽرڪ بينڊ ايج جي وقفي کي ڪنٽرول ڪري سگهي ٿي، ۽ انهي ڳالهه کي يقيني بڻائي ٿي ته ڪنڊڪشن بينڊ جو وقفو والنس بينڊ جي وقفي (ΔEc>>ΔEv) کان تمام وڏو آهي. InGaAs بلڪ مواد جي مقابلي ۾، InGaAs/InAlAs ڪوانٽم ويل اليڪٽران آئنائيزيشن جي شرح (a) خاص طور تي وڌي وئي آهي، ۽ اليڪٽران ۽ سوراخ اضافي توانائي حاصل ڪن ٿا. ΔEc>>ΔEv جي ڪري، اها اميد ڪري سگهجي ٿي ته اليڪٽران پاران حاصل ڪيل توانائي اليڪٽران آئنائيزيشن جي شرح کي وڌائي ٿي سوراخ توانائي جي مدد کان وڌيڪ سوراخ آئنائيزيشن جي شرح (b). اليڪٽران آئنائيزيشن جي شرح جو تناسب (k) سوراخ آئنائيزيشن جي شرح وڌائي ٿو. تنهن ڪري، اعلي حاصل-بينڊوڊٿ پراڊڪٽ (GBW) ۽ گهٽ شور ڪارڪردگي حاصل ڪري سگھجن ٿيون سپرليٽس ڍانچي کي لاڳو ڪندي. بهرحال، هي InGaAs/InAlAs ڪوانٽم ويل ڍانچي APD، جيڪو وڌائي سگھي ٿو k قدر، آپٽيڪل وصول ڪندڙن تي لاڳو ڪرڻ ڏکيو آهي. اهو ئي سبب آهي ته ضرب عنصر جيڪو وڌ ۾ وڌ ردعمل کي متاثر ڪري ٿو، اونداهي موجوده طرفان محدود آهي، نه ضرب شور. هن ڍانچي ۾، اونداهي وهڪرو خاص طور تي InGaAs ويل پرت جي سرنگنگ اثر جي ڪري ٿئي ٿو هڪ تنگ بينڊ گيپ سان، تنهن ڪري وائڊ بينڊ گيپ ڪوارٽرنري الائي جو تعارف، جيئن ته InGaAs جي بدران InGaAs ويل ليئر جي طور تي. ڪوانٽم ويل جي جوڙجڪ اونداهي موجوده کي دٻائي سگهي ٿي.
پوسٽ جو وقت: نومبر-13-2023