Jüngste Fortschritte inHochempfindlichkeit Avalanche -Fotodetektoren
Raumtemperatur hohe Empfindlichkeit 1550 nmAvalanche Photodioden Detektor
Im Beinahe -Infrarot (SWIR) -Band werden hohe Empfindlichkeit hochgeschwindige Avalanche -Dioden in optoelektronischer Kommunikation und LIDAR -Anwendungen häufig eingesetzt. Die aktuelle Nahinfrarot-Avalanche-Fotodiode (APD), die von Indiumgalliumarsen-Avalanche-Breakdown-Diode (INGAAS APD) dominiert wurde, wurde jedoch durch das zufällige Kollisions-Ionisationsrauschen herkömmlicher Multiplikatorregion, Indiumphosphid (INP) und Indiumaluminumarsenarsen (INP) und Indiumaluminumarsen (Arsen-Arsen () begrenzt. Inalas), was zu einer signifikanten Verringerung der Empfindlichkeit des Geräts führt. Im Laufe der Jahre suchen viele Forscher aktiv nach neuen Halbleitermaterialien, die mit InGaAs- und INP-optoelektronischen Plattformprozessen kompatibel sind und eine Ionisierungsrauschenleistung mit ultra-niedriger Auswirkung aufweisen, die den Massen-Siliziummaterialien ähnlich sind.
Der innovative 1550 NM Avalanche Photodioden -Detektor hilft der Entwicklung von Lidar -Systemen
Ein Team von Forschern in Großbritannien und den Vereinigten Staaten hat erstmals erfolgreich einen neuen ultrahohen Sensitivität von 1550 NM APD-Fotodetektor entwickelt (Avalanche -Fotodetektor) ein Durchbruch, der verspricht, die Leistung von Lidar -Systemen und anderen optoelektronischen Anwendungen erheblich zu verbessern.
Neue Materialien bieten wichtige Vorteile
Der Höhepunkt dieser Forschung ist die innovative Verwendung von Materialien. Die Forscher wählten GaassB als Absorptionsschicht und AlgaassB als Multiplikatorschicht. Dieses Design unterscheidet sich von traditionellen InGaAs/INP und bietet erhebliche Vorteile:
1. GAASSB -Absorptionsschicht: GaassB hat einen ähnlichen Absorptionskoeffizienten wie InGaAs, und der Übergang von Gaassb -Absorptionsschicht zu AlgaassB (Multiplikatorschicht) ist einfacher, wodurch der Trap -Effekt verringert und die Geschwindigkeit und Absorptionseffizienz des Geräts verbessert wird.
2. AlgaassB -Multiplikatorschicht: Die AlgaassB -Multiplikatorschicht ist der traditionellen INP- und Inalas -Multiplikatorschicht in der Leistung überlegen. Es spiegelt sich hauptsächlich in hoher Verstärkung bei Raumtemperatur, hoher Bandbreite und extrem niedrigem überschüssigem Rauschen wider.
Mit ausgezeichneten Leistungsindikatoren
Das NeueAPD -Fotodetektor(Avalanche Photodioden -Detektor) bietet auch signifikante Verbesserungen der Leistungsmetriken:
1. Ultrahohe Gewinn: Der ultrahoch-hohe Gewinn von 278 wurde bei Raumtemperatur erzielt, und kürzlich verbesserte Dr. Jin Xiao die Strukturoptimierung und den Prozess, und die maximale Verstärkung wurde auf M = 1212 erhöht.
2. Sehr niedriges Rauschen: zeigt sehr niedriges überschüssiges Rauschen (F <3, Verstärkung M = 70; F <4, Gain M = 100).
3.. Hohe Quanteneffizienz: Bei maximaler Gewinn beträgt die Quanteneffizienz bis zu 5935,3%. Starke Temperaturstabilität: Die Breakdown -Empfindlichkeit bei niedriger Temperatur beträgt etwa 11,83 mV/k.
Abb. 1 überschüssiges Rauschen von APDFotodetektorgeräteIm Vergleich zu einem anderen APD -Fotodetektor
Breite Anwendungsaussichten
Diese neue APD hat wichtige Auswirkungen auf Lidar -Systeme und Photonenanwendungen:
1. Verbessertes Signal-Rausch-Verhältnis: Die Merkmale mit hoher Verstärkung und niedrigen Rausch-Eigenschaften verbessern das Signal-Rausch-Verhältnis signifikant, was für Anwendungen in photonarmen Umgebungen wie Treibhausgasüberwachung von entscheidender Bedeutung ist.
2. Starke Kompatibilität: Der neue APD -Fotodetektor (Avalanche -Fotodetektor) ist so konzipiert, dass er mit den optoelektronischen Plattformen des aktuellen Indiumphosphids (INP) kompatibel ist, um eine nahtlose Integration mit vorhandenen kommerziellen Kommunikationssystemen sicherzustellen.
3.. Hohe Betriebseffizienz: Es kann bei Raumtemperatur ohne komplexe Kühlmechanismen effizient arbeiten und die Bereitstellung in verschiedenen praktischen Anwendungen vereinfachen.
Die Entwicklung dieses neuen 1550 -nm -SACM -APD -Fotodetektors (Avalanche -Fotodetektor) stellt einen wichtigen Durchbruch auf dem Gebiet dar, befasst sich mit wichtigen Einschränkungen, die mit überschüssigen Rauschen und Gewinnbandbreitenprodukten in herkömmlichen APD -Fotodetektor (Avalanche -Fotodetektor) verbunden sind. Diese Innovation wird erwartet, dass sie die Fähigkeiten von Lidar-Systemen, insbesondere in unbemannten Lidar-Systemen sowie Freiraumkommunikation, stärken wird.
Postzeit: Jan-13-2025