ʻO ke kumu a me ke kūlana o kēia manawaʻike kiʻi avalanche (ʻIke kiʻi APD) Mahele ʻElua
2.2 Hoʻolālā chip APD
ʻO ka ʻōnaehana chip kūpono ka hōʻoia kumu o nā mea hana kiʻekiʻe. ʻO ka hoʻolālā hoʻolālā o APD e noʻonoʻo nui i ka manawa RC, hopu i ka lua ma ka heterojunction, ka wā lawe lawe ma o ka ʻāina depletion a pēlā aku. Ua hōʻuluʻulu ʻia ka hoʻomohala ʻana o kona ʻano ma lalo nei:
(1) Hoʻolālā kumu
Hoʻokumu ʻia ka ʻōnaehana APD maʻalahi loa i ka PIN photodiode, ʻo ka ʻāina P a me ka ʻāina N i hoʻopaʻa nui ʻia, a ua hoʻokomo ʻia ka ʻāpana N-type a i ʻole P-type pālua-repellant ma ka ʻāpana P a i ʻole ka ʻāina N e hoʻohua i nā electrons lua a me ka lua. ʻelua, i ʻike i ka hoʻonui ʻana o ka photocurrent mua. No nā mea InP series, no ka mea, ʻoi aku ka nui o ka coefficient ionization hopena ma mua o ka coefficient ionization hopena electron, ua hoʻokomo pinepine ʻia ka ʻāpana loaʻa o ka doping N-type ma ka ʻāina P. Ma kahi kūlana kūpono, hoʻokomo wale ʻia nā puka i loko o ka ʻāpana waiwai, no laila ua kapa ʻia kēia ʻano he hole-injected structure.
(2) Hoʻokaʻawale ʻia ka absorption a me ka loaʻa
Ma muli o nā hiʻohiʻona ākea ākea o InP (InP ʻo 1.35eV a ʻo InGaAs he 0.75eV), hoʻohana mau ʻia ʻo InP ma ke ʻano he mea waiwai loaʻa a me InGaA ma ke ʻano he mea absorption zone.
(3) Hoʻolālā ʻia nā hale absorption, gradient and gain (SAGM).
I kēia manawa, hoʻohana ka hapa nui o nā mea APD pāʻoihana i nā mea InP/InGaAs, InGaAs ma ke ʻano he absorption layer, InP ma lalo o ke kahua uila kiʻekiʻe (> 5x105V/cm) me ka ʻole o ka haki ʻana, hiki ke hoʻohana ʻia ma ke ʻano he mea waiwai. No kēia mea, ʻo ka hoʻolālā ʻana o kēia APD ʻo ia ka hana ʻana o ka avalanche i ka N-type InP e ka hui ʻana o nā lua. Ma ka noʻonoʻo ʻana i ka ʻokoʻa nui o ka ʻokoʻa ma waena o InP a me InGaAs, ʻo ka ʻokoʻa o ka ikehu ma kahi o 0.4eV i loko o ka pā valence e hana i nā lua i hana ʻia i ka papa absorption InGaAs i keakea ʻia ma ka ʻaoʻao heterojunction ma mua o ka hiki ʻana i ka papa multiplier InP a ʻoi loa ka wikiwiki. hōʻemi ʻia, ka hopena o ka manawa pane lōʻihi a me ka bandwidth haiki o kēia APD. Hiki ke hoʻoponopono ʻia kēia pilikia ma ka hoʻohui ʻana i kahi papa hoʻololi InGaAsP ma waena o nā mea ʻelua.
(4) Hoʻolālā ʻia nā hale absorption, gradient, charge and gain (SAGCM) i kēlā me kēia.
I mea e hoʻoponopono hou ai i ka hāʻawi ʻana i ke kahua uila o ka absorption layer a me ka loaʻa ʻana, ua hoʻokomo ʻia ka papa uku i loko o ka hoʻolālā ʻana, e hoʻomaikaʻi nui ai i ka wikiwiki a me ka pane.
(5) Hoʻonui ʻia ka Resonator (RCE) SAGCM
Ma ka hoʻolālā maikaʻi o luna o nā mea ʻike kuʻuna, pono mākou e alo i ka ʻoiaʻiʻo o ka mānoanoa o ka papa absorption he kumu kū'ē i ka wikiwiki o ka mīkini a me ka pono quantum. ʻO ka mānoanoa lahilahi o ka papa hoʻomoe hiki ke hoʻemi i ka manawa transit carrier, no laila hiki ke loaʻa kahi bandwidth nui. Eia nō naʻe, i ka manawa like, no ka loaʻa ʻana o ka pono quantum kiʻekiʻe, pono e loaʻa i ka papa absorption kahi mānoanoa kūpono. ʻO ka hoʻonā i kēia pilikia ke ʻano o ka resonant cavity (RCE), ʻo ia hoʻi, ua hoʻolālā ʻia ka Bragg Reflector (DBR) i hāʻawi ʻia ma lalo a ma luna o ka hāmeʻa. ʻO ka aniani DBR he ʻelua ʻano mea me ka haʻahaʻa refractive index a me ke kiʻekiʻe refractive index i loko o ka hoʻolālā, a ulu nā mea ʻelua a ʻokoʻa, a ʻo ka mānoanoa o kēlā me kēia papa e hālāwai me ka hanana hawewe māmā 1/4 i ka semiconductor. Hiki i ka resonator structure o ka detector ke hoʻokō i nā koi wikiwiki, hiki ke hana ʻia ka mānoanoa o ka absorption layer, a hoʻonui ʻia ka pono quantum o ka electron ma hope o kekahi mau noʻonoʻo.
6
ʻO kahi hopena ʻē aʻe e hoʻoponopono ai i ka kūʻē ʻana o nā hopena like ʻole o ka mānoanoa o ka papa absorption ma ka wikiwiki o ka hāmeʻa a me ka hana quantum ʻo ia ka hoʻokomo ʻana i ke ʻano alakaʻi nalu. Ke komo nei kēia hale i ka mālamalama mai ka ʻaoʻao, no ka mea he lōʻihi loa ka papa absorption, maʻalahi ka loaʻa ʻana o ka pono quantum kiʻekiʻe, a i ka manawa like, hiki ke hana ʻia ka ʻāpana absorption, e hōʻemi ana i ka manawa transit carrier. No laila, hoʻoponopono kēia ʻano i ka hilinaʻi ʻokoʻa o ka bandwidth a me ka pono ma ka mānoanoa o ka papa absorption, a manaʻo ʻia e hoʻokō i ka helu kiʻekiʻe a me ka kiʻekiʻe quantum efficiency APD. ʻOi aku ka maʻalahi o ke kaʻina hana o WG-APD ma mua o ka RCE APD, kahi e hoʻopau ai i ke kaʻina hoʻomākaukau paʻakikī o ke aniani DBR. No laila, ʻoi aku ka maʻalahi o ka hoʻomaʻamaʻa ʻana a kūpono i ka pilina optical plane maʻamau.
3. Ka hopena
ʻO ka ulu ʻana o ka avalanchemea nānā kiʻiloiloi ʻia nā mea a me nā mea hana. Ua kokoke ka electron a me ka hole collision ionization o nā mea InP i nā InAlAs, kahi e alakaʻi ai i ke kaʻina pālua o nā symbiions lawe lawe ʻelua, e hoʻolōʻihi i ka manawa kūkulu avalanche a hoʻonui ka walaʻau. Ke hoʻohālikelike ʻia me nā mea InAlAs maʻemaʻe, InGaAs (P) /InAlAs a me In (Al) GaAs/InAlAs quantum well structures ua piʻi ka ratio o nā coefficients collision ionization coefficients, no laila hiki ke hoʻololi nui ʻia ka hana leo. Ma ke ʻano o ka hoʻolālā, hoʻomohala ʻia ka hoʻonui ʻana i ka resonator (RCE) SAGCM a me ka ʻaoʻao-coupled waveguide structure (WG-APD) i mea e hoʻoponopono ai i nā kūʻē o nā hopena like ʻole o ka mānoanoa papa absorption ma ka wikiwiki o ka mīkini a me ka pono quantum. Ma muli o ka paʻakikī o ke kaʻina hana, pono e ʻimi hou ʻia ka hoʻohana piha ʻana o kēia mau hale ʻelua.
Ka manawa hoʻouna: Nov-14-2023