ʻO ke kumumanaʻo a me ke kūlana o kēia manawamea ʻike kiʻi avalanche (Mea ʻike kiʻi APD) Māhele ʻElua
2.2 ʻAno o ka ʻāpana APD
ʻO ke ʻano kūpono o ka chip ka hōʻoia kumu o nā mea hana kiʻekiʻe. ʻO ka hoʻolālā ʻano o APD e noʻonoʻo nui ana i ka manawa mau o RC, ka hopu ʻana o ka lua ma ka heterojunction, ka manawa transit carrier ma o ka ʻāpana depletion a pēlā aku. Ua hōʻuluʻulu ʻia ka hoʻomohala ʻana o kona ʻano ma lalo nei:
(1) ʻAno kumu
ʻO ke ʻano APD maʻalahi loa e pili ana i ka photodiode PIN, ua hoʻopili nui ʻia ka ʻāpana P a me ka ʻāpana N, a ua hoʻokomo ʻia ka ʻāpana N-type a i ʻole P-type pālua-repellant i ka ʻāpana P a i ʻole ka ʻāpana N e pili ana e hana i nā electrons lua a me nā hui lua, i mea e hoʻomaopopo ai i ka hoʻonui ʻana o ke kahe kiʻi mua. No nā mea InP series, no ka mea, ʻoi aku ka nui o ke koina ionization hopena lua ma mua o ke koina ionization hopena uila, ua kau pinepine ʻia ka ʻāpana loaʻa o ka doping ʻano N ma ka ʻāpana P. I ke kūlana kūpono, ʻo nā lua wale nō i hoʻokomo ʻia i loko o ka ʻāpana loaʻa, no laila ua kapa ʻia kēia ʻano he ʻano i hoʻokomo ʻia i loko o ka lua.
(2) Ua hoʻokaʻawale ʻia ka omo ʻana a me ka loaʻa ʻana
Ma muli o nā ʻano ākea o ka band gap o InP (ʻo InP he 1.35eV a ʻo InGaAs he 0.75eV), hoʻohana pinepine ʻia ʻo InP ma ke ʻano he mea loaʻa ka ʻāpana a me InGaAs ma ke ʻano he mea omo.
(3) Ua hāpai ʻia nā ʻano omo, gradient a me ka loaʻa (SAGM) pakahi
I kēia manawa, hoʻohana ka hapa nui o nā mea hana APD kalepa i ka mea InP/InGaAs, ʻo InGaAs ma ke ʻano he papa omo, ʻo 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 loaʻa. No kēia mea, ʻo ka hoʻolālā o kēia APD ʻo ia ke hana ʻia ʻana o ke kaʻina avalanche i loko o ka N-type InP ma ke kuʻi ʻana o nā lua. Ke noʻonoʻo nei i ka ʻokoʻa nui o ka hakahaka band ma waena o InP a me InGaAs, ʻo ka ʻokoʻa o ka pae ikehu ma kahi o 0.4eV i loko o ka valence band e hoʻopaʻa i nā lua i hana ʻia i loko o ka papa omo InGaAs ma ka lihi heterojunction ma mua o ka hiki ʻana i ka papa multiplier InP a ua hoʻemi nui ʻia ka wikiwiki, e hopena ana i 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) Ua hāpai ʻia nā ʻano hana omo, gradient, charge a me gain (SAGCM)
I mea e hoʻoponopono hou aku ai i ka hoʻolaha ʻana o ke kahua uila o ka papa omo a me ka papa loaʻa, ua hoʻokomo ʻia ka papa hoʻouku i loko o ka hoʻolālā o ka hāmeʻa, kahi e hoʻomaikaʻi nui ai i ka wikiwiki a me ka pane ʻana o ka hāmeʻa.
(5) Hoʻolālā SAGCM i hoʻonui ʻia e ka Resonator (RCE)
Ma ka hoʻolālā kūpono o nā mea ʻike kuʻuna i luna, pono mākou e kū i ka ʻoiaʻiʻo ʻo ka mānoanoa o ka papa omo he mea kūʻē i ka wikiwiki o ka hāmeʻa a me ka pono quantum. Hiki i ka mānoanoa lahilahi o ka papa omo ke hōʻemi i ka manawa transit lawe, no laila hiki ke loaʻa kahi bandwidth nui. Eia nō naʻe, i ka manawa like, i mea e loaʻa ai ka pono quantum kiʻekiʻe, pono ka papa omo i ka mānoanoa lawa. ʻO ka hopena i kēia pilikia hiki ke lilo i ka resonant cavity (RCE) structure, ʻo ia hoʻi, ua hoʻolālā ʻia ka distributed Bragg Reflector (DBR) ma lalo a ma luna o ka hāmeʻa. Aia ka aniani DBR i ʻelua ʻano mea me ka refractive index haʻahaʻa a me ka refractive index kiʻekiʻe i ke ʻano, a ulu like nā mea ʻelua, a hui ka mānoanoa o kēlā me kēia papa me ka wavelength light incident 1/4 i loko o ka semiconductor. Hiki i ke ʻano resonator o ka mea ʻike ke hoʻokō i nā koi wikiwiki, hiki ke hana i ka mānoanoa o ka papa omo i lahilahi loa, a hoʻonui ʻia ka pono quantum o ka electron ma hope o kekahi mau noʻonoʻo ʻana.
(6) ʻAno alakaʻi nalu i hoʻopili ʻia me ka lihi (WG-APD)
ʻO kekahi hopena 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 pono quantum ʻo ia ka hoʻolauna ʻana i ka ʻōnaehana waveguide edge-coupled. Ke komo nei kēia ʻano 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 papa absorption i lahilahi loa, e hōʻemi ana i ka manawa transit mea lawe. No laila, hoʻoponopono kēia ʻano i ka hilinaʻi like ʻole o ka bandwidth a me ka pono ma ka mānoanoa o ka papa absorption, a manaʻo ʻia e hoʻokō i ka wikiwiki kiʻekiʻe a me ka pono quantum kiʻekiʻe APD. ʻOi aku ka maʻalahi o ke kaʻina hana o WG-APD ma mua o RCE APD, kahi e hoʻopau ai i ke kaʻina hana hoʻomākaukau paʻakikī o ke aniani DBR. No laila, ʻoi aku ka hiki ke hana ma ke kahua hana a kūpono no ka pilina optical mokulele maʻamau.
3. Hopena
Ka ulu ʻana o ka avalanchemea ʻike kiʻiUa nānā hou ʻia nā mea hana a me nā mea hana. ʻO ka nui o ka ionization collision electron a me ka lua o nā mea InP ua kokoke i nā mea InAlAs, kahi e alakaʻi ai i ke kaʻina hana pālua o nā symbions lawe ʻelua, kahi e hoʻolōʻihi ai i ka manawa kūkulu avalanche a hoʻonui i ka walaʻau. Ke hoʻohālikelike ʻia me nā mea InAlAs maʻemaʻe, ʻo nā hale lua quantum InGaAs (P) /InAlAs a me In (Al) GaAs/InAlAs he ratio hoʻonui o nā coefficients ionization collision, no laila hiki ke hoʻololi nui ʻia ka hana walaʻau. Ma ke ʻano o ke ʻano, ua hoʻomohala ʻia ke ʻano resonator i hoʻonui ʻia (RCE) SAGCM a me ke ʻano waveguide edge-coupled (WG-APD) i mea e hoʻoponopono ai i nā kūʻēʻē o nā hopena like ʻole o ka mānoanoa o ka papa absorption ma ka wikiwiki o ka mea hana a me ka pono quantum. Ma muli o ka paʻakikī o ke kaʻina hana, pono e ʻimi hou ʻia ka hoʻohana pono piha ʻana o kēia mau hale ʻelua.
Ka manawa hoʻouna: Nov-14-2023