Jaunākie sasniegumi augstas jutības lavīnu fotodetektoros

Jaunākie sasniegumiaugstas jutības lavīnu fotodetektori

Istabas temperatūras augsta jutība 1550 nmlavīnu fotodiožu detektors

Tuvajā infrasarkanajā (SWIR) joslā optoelektroniskās komunikācijas un liDAR lietojumprogrammās plaši tiek izmantotas augstas jutības ātrgaitas lavīnas diodes. Tomēr pašreizējā tuvā infrasarkanā starojuma lavīnas fotodiode (APD), kurā dominē indija gallija arsēna lavīnas sabrukšanas diode (InGaAs APD), vienmēr ir bijusi ierobežota ar tradicionālo reizinātāju reģiona materiālu, indija fosfīda (InP) un indija alumīnija arsēna (InAlAs), nejaušas sadursmes jonizācijas troksni, kā rezultātā ievērojami samazinās ierīces jutība. Gadu gaitā daudzi pētnieki aktīvi meklē jaunus pusvadītāju materiālus, kas ir saderīgi ar InGaAs un InP optoelektroniskās platformas procesiem un kuriem ir īpaši zems trieciena jonizācijas trokšņa līmenis, kas ir līdzīgs silīcija materiāliem.

Inovatīvais 1550 nm lavīnu fotodiožu detektors palīdz izstrādāt LiDAR sistēmas

Apvienotās Karalistes un Amerikas Savienoto Valstu pētnieku komanda pirmo reizi ir veiksmīgi izstrādājusi jaunu īpaši augstas jutības 1550 nm APD fotodetektoru (lavīnu fotodetektors), kas ir izrāviens, kas sola ievērojami uzlabot LiDAR sistēmu un citu optoelektronisko lietojumprogrammu veiktspēju.

Jauni materiāli piedāvā galvenās priekšrocības

Šī pētījuma spilgtākais aspekts ir materiālu inovatīva izmantošana. Pētnieki izvēlējās GaAsSb kā absorbcijas slāni un AlGaAsSb kā reizinātāja slāni. Šis dizains atšķiras no tradicionālā InGaAs/InP un sniedz ievērojamas priekšrocības:

1.GaAsSb absorbcijas slānis: GaAsSb absorbcijas koeficients ir līdzīgs InGaAs, un pāreja no GaAsSb absorbcijas slāņa uz AlGaAsSb (reizinātāja slāni) ir vienkāršāka, samazinot slazdošanas efektu un uzlabojot ierīces ātrumu un absorbcijas efektivitāti.

2. AlGaAsSb reizinātāja slānis: AlGaAsSb reizinātāja slānis veiktspējas ziņā ir pārāks par tradicionālajiem InP un InAlAs reizinātāja slāņiem. Tas galvenokārt atspoguļojas augstā pastiprinājumā istabas temperatūrā, lielā joslas platumā un īpaši zemā liekā trokšņa līmenī.

Ar izciliem snieguma rādītājiem

JaunaisAPD fotodetektors(lavīnu fotodiožu detektors) piedāvā arī ievērojamus veiktspējas rādītāju uzlabojumus:

1. Īpaši augsts pieaugums: Īpaši augsts pieaugums 278 tika sasniegts istabas temperatūrā, un nesen Dr. Džins Sjao uzlaboja struktūras optimizāciju un procesu, un maksimālais pieaugums tika palielināts līdz M=1212.

2. Ļoti zems trokšņa līmenis: uzrāda ļoti zemu lieko troksni (F < 3, pastiprinājums M = 70; F<4, pastiprinājums M = 100).

3. Augsta kvantu efektivitāte: maksimālā pastiprinājuma apstākļos kvantu efektivitāte sasniedz pat 5935,3 %. Spēcīga temperatūras stabilitāte: sabrukšanas jutība zemā temperatūrā ir aptuveni 11,83 mV/K.

1. attēls. APD pārmērīgais troksnisfotodetektoru ierīcessalīdzinājumā ar citiem APD fotodetektoriem

Plašas pielietojuma perspektīvas

Šim jaunajam APD ir svarīgas sekas liDAR sistēmām un fotonu lietojumprogrammām:

1. Uzlabota signāla un trokšņa attiecība: Augstais pastiprinājums un zemais trokšņa līmenis ievērojami uzlabo signāla un trokšņa attiecību, kas ir kritiski svarīgi lietojumiem fotonu nabadzīgos apstākļos, piemēram, siltumnīcefekta gāzu monitoringā.

2. Augsta saderība: Jaunais APD fotodetektors (lavīnas fotodetektors) ir izstrādāts tā, lai būtu saderīgs ar pašreizējām indija fosfīda (InP) optoelektronikas platformām, nodrošinot netraucētu integrāciju ar esošajām komerciālo komunikāciju sistēmām.

3. Augsta darbības efektivitāte: tā var efektīvi darboties istabas temperatūrā bez sarežģītiem dzesēšanas mehānismiem, vienkāršojot izvietošanu dažādos praktiskos pielietojumos.

Šī jaunā 1550 nm SACM APD fotodetektora (lavīnu fotodetektora) izstrāde ir ievērojams sasniegums šajā jomā, jo tas novērš galvenos ierobežojumus, kas saistīti ar pārmērīgu troksni un pastiprinājuma joslas platuma produktiem tradicionālajos APD fotodetektoru (lavīnu fotodetektoru) dizainos. Paredzams, ka šis jauninājums uzlabos liDAR sistēmu iespējas, īpaši bezpilota liDAR sistēmās, kā arī brīvas telpas sakaros.