Բարձր զգայունության ձնահոսքի լուսադետեկտորների վերջին նվաճումները

Վերջին առաջընթացներըբարձր զգայունության ձնահոսքի լուսադետեկտորներ

Սենյակային ջերմաստիճանի բարձր զգայունություն՝ 1550 նմձնահոսքի ֆոտոդիոդային դետեկտոր

Մոտ ինֆրակարմիր (SWIR) տիրույթում բարձր զգայունության բարձր արագության ձնահոսքի դիոդները լայնորեն օգտագործվում են օպտոէլեկտրոնային կապի և liDAR կիրառություններում: Այնուամենայնիվ, ներկայիս մոտ ինֆրակարմիր ձնահոսքի ֆոտոդիոդը (APD), որտեղ գերակշռում է ինդիում-գալիում-արսենի ձնահոսքի քայքայման դիոդը (InGaAs APD), միշտ սահմանափակվել է ավանդական բազմապատկիչ շրջանի նյութերի՝ ինդիումի ֆոսֆիդի (InP) և ինդիում-ալյումին-արսենի (InAlAs) պատահական բախման իոնացման աղմուկով, ինչը հանգեցնում է սարքի զգայունության զգալի նվազմանը: Տարիների ընթացքում շատ հետազոտողներ ակտիվորեն փնտրում են նոր կիսահաղորդչային նյութեր, որոնք համատեղելի են InGaAs և InP օպտոէլեկտրոնային հարթակային գործընթացների հետ և ունեն գերցածր ազդեցության իոնացման աղմուկի կատարողականություն, որը նման է զանգվածային սիլիցիումային նյութերի:

Նորարարական 1550 նմ ձնահոսքի ֆոտոդիոդային դետեկտորը նպաստում է LiDAR համակարգերի զարգացմանը

Միացյալ Թագավորության և Միացյալ Նահանգների հետազոտողների մի խումբ առաջին անգամ հաջողությամբ մշակել է նոր գերբարձր զգայունության 1550 նմ APD լուսադետեկտոր (ձնահոսքի լուսադետեկտոր), մի առաջընթաց, որը խոստանում է զգալիորեն բարելավել LiDAR համակարգերի և այլ օպտոէլեկտրոնային կիրառությունների աշխատանքը։

Նոր նյութերը կարևոր առավելություններ են տալիս

Այս հետազոտության գլխավոր առանձնահատկությունը նյութերի նորարարական օգտագործումն է: Հետազոտողները GaAsSb-ն ընտրել են որպես կլանման շերտ, իսկ AlGaAsSb-ը՝ որպես բազմապատկիչ շերտ: Այս դիզայնը տարբերվում է ավանդական InGaAs/InP-ից և ունի զգալի առավելություններ.

1. GaAsSb կլանման շերտ. GaAsSb-ն ունի InGaAs-ին նման կլանման գործակից, և GaAsSb կլանման շերտից AlGaAsSb (բազմապատկիչ շերտ) անցումն ավելի հեշտ է, ինչը նվազեցնում է թակարդի էֆեկտը և բարելավում սարքի արագությունն ու կլանման արդյունավետությունը։

2. AlGaAsSb բազմապատկիչ շերտ. AlGaAsSb բազմապատկիչ շերտը իր կատարողականությամբ գերազանցում է ավանդական InP և InAlAs բազմապատկիչ շերտերին: Դա հիմնականում արտացոլվում է սենյակային ջերմաստիճանում բարձր ուժեղացմամբ, բարձր թողունակությամբ և գերցածր ավելորդ աղմուկով:

Գերազանց կատարողականի ցուցանիշներով

ՆորըAPD լուսադետեկտոր(ձնահոսքի ֆոտոդիոդային դետեկտոր)-ը նույնպես զգալի բարելավումներ է առաջարկում կատարողականության չափանիշներում.

1. Գերբարձր ուժեղացում. 278 գերբարձր ուժեղացմանը հասել են սենյակային ջերմաստիճանում, և վերջերս դոկտոր Ջին Սյաոն բարելավել է կառուցվածքի օպտիմալացումը և գործընթացը, և առավելագույն ուժեղացումը բարձրացվել է մինչև M=1212:

2. Շատ ցածր աղմուկ. ցույց է տալիս շատ ցածր ավելորդ աղմուկ (F < 3, ուժեղացում M = 70; F<4, ուժեղացում M=100):

3. Բարձր քվանտային արդյունավետություն. առավելագույն ուժեղացման դեպքում քվանտային արդյունավետությունը հասնում է մինչև 5935.3%-ի: Ջերմաստիճանային կայունություն. ցածր ջերմաստիճանում քայքայման զգայունությունը կազմում է մոտ 11.83 մՎ/Կ:

Նկ. 1. APD-ի ավելորդ աղմուկըլուսադետեկտորային սարքերհամեմատած այլ APD լուսադետեկտորների հետ

Լայն կիրառման հեռանկարներ

Այս նոր APD-ն կարևոր հետևանքներ ունի liDAR համակարգերի և ֆոտոնային կիրառությունների համար.

1. Բարելավված ազդանշան-աղմուկ հարաբերակցություն. Բարձր ուժեղացման և ցածր աղմուկի բնութագրերը զգալիորեն բարելավում են ազդանշան-աղմուկ հարաբերակցությունը, որը կարևոր է ֆոտոններով աղքատ միջավայրերում կիրառությունների համար, ինչպիսին է ջերմոցային գազերի մոնիթորինգը:

2. Հզոր համատեղելիություն. Նոր APD լուսադետեկտորը (ձնահոսքի լուսադետեկտոր) նախագծված է համատեղելի լինելու ինդիումի ֆոսֆիդի (InP) ներկայիս օպտոէլեկտրոնային հարթակների հետ՝ ապահովելով անխափան ինտեգրում առկա առևտրային կապի համակարգերի հետ:

3. Բարձր գործառնական արդյունավետություն. Այն կարող է արդյունավետորեն աշխատել սենյակային ջերմաստիճանում՝ առանց բարդ սառեցման մեխանիզմների, պարզեցնելով տեղակայումը տարբեր գործնական կիրառություններում:

Այս նոր 1550 նմ SACM APD լուսադետեկտորի (ձնահոսքի լուսադետեկտոր) մշակումը ոլորտի մեծ առաջընթաց է։ Այն լուծում է ավանդական APD լուսադետեկտորների (ձնահոսքի լուսադետեկտոր) նախագծերում աղմուկի ավելցուկի և թողունակության ավելացման հետ կապված հիմնական սահմանափակումները։ Ակնկալվում է, որ այս նորարարությունը կբարձրացնի liDAR համակարգերի հնարավորությունները, մասնավորապես՝ անօդաչու liDAR համակարգերում, ինչպես նաև ազատ տարածության հաղորդակցության հնարավորությունները։