Son gelişmeleryüksek hassasiyetli çığ fotodedektörleri
Oda sıcaklığında yüksek hassasiyet 1550 nmçığ fotodiyot dedektörü
Yakın kızılötesi (SWIR) bandında, yüksek hassasiyetli yüksek hızlı çığ diyotları optoelektronik haberleşme ve liDAR uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak, İndiyum galyum arsenik çığ kırılma diyotunun (InGaAs APD) hakim olduğu mevcut yakın kızılötesi çığ fotodiyotları (APD), geleneksel çarpan bölge malzemeleri olan indiyum fosfür (InP) ve indiyum alüminyum arsenik (InAlAs)'in rastgele çarpışma iyonlaşma gürültüsüyle her zaman sınırlı kalmış ve bu da cihazın hassasiyetinde önemli bir azalmaya neden olmuştur. Yıllardır birçok araştırmacı, InGaAs ve InP optoelektronik platform prosesleriyle uyumlu ve toplu silikon malzemelere benzer ultra düşük darbe iyonlaşma gürültüsü performansına sahip yeni yarı iletken malzemeler aramaktadır.
Yenilikçi 1550 nm çığ fotodiyot dedektörü, LiDAR sistemlerinin geliştirilmesine yardımcı oluyor
Birleşik Krallık ve Amerika Birleşik Devletleri'ndeki bir araştırma ekibi, ilk kez yeni bir ultra yüksek hassasiyetli 1550 nm APD fotodedektörü geliştirmeyi başardı.çığ fotodetektörü), LiDAR sistemlerinin ve diğer optoelektronik uygulamaların performansını büyük ölçüde iyileştirmeyi vaat eden bir atılım.
Yeni malzemeler önemli avantajlar sunuyor
Bu araştırmanın öne çıkan özelliği, malzemelerin yenilikçi kullanımıdır. Araştırmacılar, emilim katmanı olarak GaAsSb'yi ve çarpan katmanı olarak AlGaAsSb'yi seçtiler. Bu tasarım, geleneksel InGaAs/InP'den farklı olup önemli avantajlar sunar:
1.GaAsSb emilim katmanı: GaAsSb, InGaAs'ye benzer bir emilim katsayısına sahiptir ve GaAsSb emilim katmanından AlGaAsSb'ye (çoğaltıcı katman) geçiş daha kolaydır, bu da tuzak etkisini azaltır ve cihazın hızını ve emilim verimliliğini artırır.
2. AlGaAsSb çarpan katmanı: AlGaAsSb çarpan katmanı, performans açısından geleneksel InP ve InAlAs çarpan katmanlarından üstündür. Bu üstünlük, oda sıcaklığında yüksek kazanç, yüksek bant genişliği ve ultra düşük aşırı gürültü ile kendini gösterir.
Mükemmel performans göstergeleriyle
YeniAPD fotodedektörü(çığ fotodiyot dedektörü) ayrıca performans ölçümlerinde de önemli iyileştirmeler sunmaktadır:
1. Ultra yüksek kazanç: 278'lik ultra yüksek kazanç oda sıcaklığında elde edildi ve yakın zamanda Dr. Jin Xiao yapı optimizasyonunu ve süreci geliştirdi ve maksimum kazanç M=1212'ye çıkarıldı.
2. Çok düşük gürültü: Çok düşük aşırı gürültü gösterir (F < 3, kazanç M = 70; F < 4, kazanç M = 100).
3. Yüksek kuantum verimliliği: Maksimum kazançta kuantum verimliliği %5935,3'e kadar çıkar. Güçlü sıcaklık kararlılığı: Düşük sıcaklıkta bozulma hassasiyeti yaklaşık 11,83 mV/K'dir.
Şekil 1 APD'nin aşırı gürültüsüfotodedektör cihazlarıdiğer APD fotodedektörleriyle karşılaştırıldığında
Geniş uygulama beklentileri
Bu yeni APD'nin liDAR sistemleri ve foton uygulamaları için önemli etkileri bulunmaktadır:
1. İyileştirilmiş sinyal-gürültü oranı: Yüksek kazanç ve düşük gürültü özellikleri, sera gazı izleme gibi foton açısından zayıf ortamlardaki uygulamalar için kritik olan sinyal-gürültü oranını önemli ölçüde iyileştirir.
2. Güçlü uyumluluk: Yeni APD fotodedektörü (çığ fotodetektörü), mevcut indiyum fosfit (InP) optoelektronik platformlarıyla uyumlu olacak şekilde tasarlanmıştır ve mevcut ticari iletişim sistemleriyle kusursuz entegrasyon sağlar.
3. Yüksek operasyonel verimlilik: Karmaşık soğutma mekanizmalarına ihtiyaç duymadan oda sıcaklığında verimli bir şekilde çalışabilir, bu da çeşitli pratik uygulamalarda dağıtımı kolaylaştırır.
Bu yeni 1550 nm SACM APD fotodetektörünün (çığ fotodetektörü) geliştirilmesi, bu alanda önemli bir atılımı temsil ediyor. Geleneksel APD fotodetektör (çığ fotodetektörü) tasarımlarındaki aşırı gürültü ve kazanç bant genişliği ürünleriyle ilişkili temel sınırlamaları ele alıyor. Bu yeniliğin, özellikle insansız liDAR sistemlerinde ve serbest uzay iletişimlerinde liDAR sistemlerinin yeteneklerini artırması bekleniyor.
Gönderi zamanı: 13 Ocak 2025