خلاصو: برفاني ڦوٽوڊيڪٽر جي بنيادي جوڙجڪ ۽ ڪم ڪندڙ اصول (اي پي ڊي فوٽوڊيڪٽر) متعارف ڪرايا ويا آهن، ڊوائيس جي جوڙجڪ جي ارتقا جي عمل جو تجزيو ڪيو ويو آهي، موجوده تحقيق جي حيثيت جو خلاصو ڪيو ويو آهي، ۽ APD جي مستقبل جي ترقي جو امڪاني طور تي مطالعو ڪيو ويو آهي.
1. تعارف
فوٽوڊيڪٽر هڪ اهڙو اوزار آهي جيڪو روشني جي سگنلن کي برقي سگنلن ۾ تبديل ڪري ٿو. هڪ ۾سيمي ڪنڊڪٽر فوٽوڊيڪٽر، واقعي فوٽون پاران پرجوش ٿيل فوٽون لاڳو ٿيل بائيس وولٽيج جي تحت ٻاهرين سرڪٽ ۾ داخل ٿئي ٿو ۽ هڪ ماپيبل فوٽو ڪرنٽ ٺاهي ٿو. وڌ ۾ وڌ ردعمل تي به، هڪ پن فوٽوڊيوڊ صرف اليڪٽران-سوراخ جوڙن جو هڪ جوڙو پيدا ڪري سگهي ٿو، جيڪو اندروني حاصلات کان سواءِ هڪ ڊوائيس آهي. وڌيڪ ردعمل لاءِ، هڪ برفاني ڦوٽوڊيوڊ (APD) استعمال ڪري سگهجي ٿو. فوٽوڪرنٽ تي APD جو ايمپليفڪيشن اثر آئنائيزيشن ٽڪراءَ جي اثر تي ٻڌل آهي. ڪجهه حالتن هيٺ، تيز رفتار اليڪٽران ۽ سوراخ اليڪٽران-سوراخ جوڙن جو هڪ نئون جوڙو پيدا ڪرڻ لاءِ جالي سان ٽڪرائڻ لاءِ ڪافي توانائي حاصل ڪري سگهن ٿا. هي عمل هڪ زنجير رد عمل آهي، تنهن ڪري روشني جذب ڪرڻ سان پيدا ٿيندڙ اليڪٽران-سوراخ جوڙن جو جوڙو وڏي تعداد ۾ اليڪٽران-سوراخ جوڙو پيدا ڪري سگهي ٿو ۽ هڪ وڏو ثانوي فوٽوڪرنٽ ٺاهي سگهي ٿو. تنهن ڪري، APD ۾ اعلي ردعمل ۽ اندروني فائدو آهي، جيڪو ڊوائيس جي سگنل-کان-شور تناسب کي بهتر بڻائي ٿو. APD بنيادي طور تي ڊگهي فاصلي يا ننڍي آپٽيڪل فائبر ڪميونيڪيشن سسٽم ۾ استعمال ڪيو ويندو حاصل ڪيل آپٽيڪل پاور تي ٻين حدن سان. هن وقت، ڪيترائي آپٽيڪل ڊيوائس ماهر APD جي امڪانن بابت تمام گهڻو پراميد آهن، ۽ يقين رکن ٿا ته APD جي تحقيق لاڳاپيل شعبن جي بين الاقوامي مقابلي کي وڌائڻ لاءِ ضروري آهي.
2. جي ٽيڪنيڪل ترقيبرفاني تودو ڦوٽوڊيڪٽر(اي پي ڊي فوٽوڊيڪٽر)
2.1 مواد
(1)سي فوٽوڊيڪٽر
سي مواد ٽيڪنالاجي هڪ پختو ٽيڪنالاجي آهي جيڪا مائڪرو اليڪٽرانڪس جي ميدان ۾ وڏي پيماني تي استعمال ٿئي ٿي، پر اها 1.31mm ۽ 1.55mm جي طول موج جي حد ۾ ڊوائيسز جي تياري لاءِ مناسب ناهي جيڪي عام طور تي آپٽيڪل ڪميونيڪيشن جي ميدان ۾ قبول ڪيا ويندا آهن.
(2) جي
جيتوڻيڪ Ge APD جو اسپيڪٽرل جواب آپٽيڪل فائبر ٽرانسميشن ۾ گهٽ نقصان ۽ گهٽ ڦهلاءَ جي گهرجن لاءِ موزون آهي، تياري جي عمل ۾ وڏيون مشڪلاتون آهن. ان کان علاوه، Ge جو اليڪٽران ۽ سوراخ آئنائيزيشن جي شرح جو تناسب () 1 جي ويجهو آهي، تنهنڪري اعليٰ ڪارڪردگي وارا APD ڊوائيسز تيار ڪرڻ ڏکيو آهي.
(3) ان 0.53 گي 0.47 اي / ان پي
APD جي روشني جذب ڪندڙ پرت طور In0.53Ga0.47As ۽ ضرب ڪندڙ پرت طور InP چونڊڻ هڪ مؤثر طريقو آهي. In0.53Ga0.47As مواد جي جذب جي چوٽي 1.65mm، 1.31mm، 1.55mm موج جي ڊيگهه تقريباً 104cm-1 اعليٰ جذب ڪرڻ وارو ڪوئفيشينٽ آهي، جيڪو هن وقت روشني ڊيڪٽر جي جذب ڪندڙ پرت لاءِ ترجيحي مواد آهي.
(4)InGaAs فوٽوڊيڪٽر/ اندرفوٽو ڊيٽيڪٽر
روشني جذب ڪندڙ پرت جي طور تي InGaAsP ۽ ضرب واري پرت جي طور تي InP کي چونڊڻ سان، 1-1.4mm جي جوابي طول موج، اعلي ڪوانٽم ڪارڪردگي، گهٽ ڊارڪ ڪرنٽ ۽ اعلي برفاني تودوخي حاصل سان APD تيار ڪري سگهجي ٿو. مختلف مصر جي اجزاء کي چونڊڻ سان، مخصوص طول موج لاءِ بهترين ڪارڪردگي حاصل ڪئي ويندي آهي.
(5) ان گا اي/ان ال اي
In0.52Al0.48A مواد ۾ بينڊ گيپ (1.47eV) آهي ۽ 1.55mm جي طول موج جي حد تي جذب نه ٿيندو آهي. اهو ثبوت آهي ته پتلي In0.52Al0.48As ايپيٽيڪسيل پرت خالص اليڪٽران انجيڪشن جي حالت ۾ ضرب ڪندڙ پرت جي طور تي InP کان بهتر حاصل خاصيتون حاصل ڪري سگهي ٿي.
(6)InGaAs/InGaAs (P) /InAlAs ۽ InGaAs/In (Al) GaAs/InAlAs
مواد جي اثر آئنائيزيشن جي شرح APD جي ڪارڪردگي کي متاثر ڪندڙ هڪ اهم عنصر آهي. نتيجا ڏيکارين ٿا ته ضرب واري پرت جي ٽڪراءَ واري آئنائيزيشن جي شرح کي InGaAs (P) /InAlAs ۽ In (Al) GaAs/InAlAs سپرليٽس ڍانچي کي متعارف ڪرائڻ سان بهتر بڻائي سگهجي ٿو. سپرليٽس ڍانچي کي استعمال ڪندي، بينڊ انجنيئرنگ مصنوعي طور تي ڪنڊڪشن بينڊ ۽ ويلنس بينڊ ويليوز جي وچ ۾ غير متناسب بينڊ ايج ڊسڪونٽينيٽي کي ڪنٽرول ڪري سگهي ٿي، ۽ يقيني بڻائي ٿي ته ڪنڊڪشن بينڊ ڊسڪونٽينيٽي ويلنس بينڊ ڊسڪونٽينيٽي (ΔEc>>ΔEv) کان تمام گهڻي 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، اهو توقع ڪري سگهجي ٿو ته اليڪٽرانن پاران حاصل ڪيل توانائي اليڪٽران آئنائيزيشن جي شرح کي سوراخ آئنائيزيشن جي شرح (b) ۾ سوراخ توانائي جي حصي کان گهڻو وڌيڪ وڌائي ٿي. اليڪٽران آئنائيزيشن جي شرح جو سوراخ آئنائيزيشن جي شرح سان تناسب (k) وڌي ٿو. تنهن ڪري، سپرليٽس ڍانچي کي لاڳو ڪندي هاءِ گين-بينڊوڊٿ پراڊڪٽ (GBW) ۽ گهٽ شور جي ڪارڪردگي حاصل ڪري سگهجي ٿي. بهرحال، هي InGaAs/InAlAs ڪوانٽم ويل ڍانچي APD، جيڪو k قدر وڌائي سگھي ٿو، آپٽيڪل رسيور تي لاڳو ڪرڻ ڏکيو آهي. اهو ئي سبب آهي ته ضرب عنصر جيڪو وڌ ۾ وڌ ردعمل کي متاثر ڪري ٿو اهو ڊارڪ ڪرنٽ تائين محدود آهي، نه ته ضرب شور تائين. هن ڍانچي ۾، ڊارڪ ڪرنٽ بنيادي طور تي هڪ تنگ بينڊ گيپ سان InGaAs ويل پرت جي سرنگ اثر جي ڪري ٿئي ٿو، تنهن ڪري ڪوانٽم ويل ڍانچي جي ويل پرت جي طور تي InGaAs جي بدران هڪ وائڊ بينڊ گيپ ڪواٽرنري الائي، جهڙوڪ InGaAsP يا InAlGaAs جو تعارف ڊارڪ ڪرنٽ کي دٻائي سگهي ٿو.
پوسٽ جو وقت: نومبر-13-2023