Nedavni napredek vvisoko občutljivi plazovi fotodetektorji
Visoka občutljivost pri sobni temperaturi 1550 nmdetektor plazov s fotodiodo
V bližnjem infrardečem (SWIR) pasu se visoko občutljive visokohitrostne lavinske diode pogosto uporabljajo v optoelektronski komunikaciji in aplikacijah liDAR. Vendar pa je bila trenutna bližnjeinfrardeča lavinska fotodioda (APD), v kateri prevladuje indij-galij-arzenova lavinska prebojna dioda (InGaAs APD), vedno omejena zaradi naključnega trčnega ionizacijskega šuma tradicionalnih materialov za multiplikacijsko območje, indijevega fosfida (InP) in indij-aluminijevega arzena (InAlAs), kar je povzročilo znatno zmanjšanje občutljivosti naprave. Skozi leta mnogi raziskovalci aktivno iščejo nove polprevodniške materiale, ki so združljivi s postopki optoelektronske platforme InGaAs in InP ter imajo izjemno nizek vpliv ionizacijskega šuma, podobno kot silicijevi materiali v razsutem stanju.
Inovativni detektor plaznih fotodiod z valovno dolžino 1550 nm pomaga pri razvoju sistemov LiDAR
Ekipa raziskovalcev v Združenem kraljestvu in Združenih državah Amerike je prvič uspešno razvila nov ultra občutljiv fotodetektor APD pri valovni dolžini 1550 nm.plazovni fotodetektor), preboj, ki obljublja znatno izboljšanje delovanja sistemov LiDAR in drugih optoelektronskih aplikacij.
Novi materiali ponujajo ključne prednosti
Vrhunec te raziskave je inovativna uporaba materialov. Raziskovalci so izbrali GaAsSb kot absorpcijsko plast in AlGaAsSb kot multiplikacijsko plast. Ta zasnova se razlikuje od tradicionalnih InGaAs/InP in prinaša pomembne prednosti:
1. Absorpcijska plast GaAsSb: GaAsSb ima podoben absorpcijski koeficient kot InGaAs, prehod iz absorpcijske plasti GaAsSb v AlGaAsSb (množilna plast) pa je lažji, kar zmanjša učinek pasti in izboljša hitrost ter absorpcijsko učinkovitost naprave.
2. Množilna plast AlGaAsSb: Množilna plast AlGaAsSb je po zmogljivosti boljša od tradicionalnih množilnih plasti InP in InAlAs. To se odraža predvsem v visokem ojačanju pri sobni temperaturi, visoki pasovni širini in izjemno nizkem presežnem šumu.
Z odličnimi kazalniki uspešnosti
NovoAPD fotodetektor(detektor plazov s fotodiodo) ponuja tudi znatne izboljšave v merilih delovanja:
1. Ultra visok dobiček: Ultra visok dobiček 278 je bil dosežen pri sobni temperaturi, dr. Jin Xiao pa je pred kratkim izboljšal optimizacijo strukture in postopek, največji dobiček pa se je povečal na M=1212.
2. Zelo nizek šum: kaže zelo nizek presežni šum (F < 3, ojačanje M = 70; F < 4, ojačanje M = 100).
3. Visoka kvantna učinkovitost: pri največjem ojačanju je kvantna učinkovitost kar 5935,3 %. Močna temperaturna stabilnost: občutljivost na preboj pri nizki temperaturi je približno 11,83 mV/K.
Slika 1 Presežek šuma APDfotodetektorske napravev primerjavi z drugimi APD fotodetektorji
Široke možnosti uporabe
Ta novi APD ima pomembne posledice za liDAR sisteme in fotonske aplikacije:
1. Izboljšano razmerje signal/šum: Visoko ojačanje in nizek šum znatno izboljšata razmerje signal/šum, kar je ključnega pomena za aplikacije v okoljih z malo fotonov, kot je spremljanje toplogrednih plinov.
2. Močna združljivost: Novi fotodetektor APD (plazovni fotodetektor) je zasnovan tako, da je združljiv s trenutnimi optoelektronskimi platformami na osnovi indijevega fosfida (InP), kar zagotavlja brezhibno integracijo z obstoječimi komercialnimi komunikacijskimi sistemi.
3. Visoka operativna učinkovitost: Učinkovito lahko deluje pri sobni temperaturi brez zapletenih hladilnih mehanizmov, kar poenostavlja uporabo v različnih praktičnih aplikacijah.
Razvoj tega novega 1550 nm SACM APD fotodetektorja (plazovnega fotodetektorja) predstavlja velik preboj na tem področju. Odpravlja ključne omejitve, povezane s prekomernim šumom in produkti pasovne širine ojačanja v tradicionalnih zasnovah APD fotodetektorjev (plazovnega fotodetektorja). Pričakuje se, da bo ta inovacija povečala zmogljivosti liDAR sistemov, zlasti v brezpilotnih liDAR sistemih, pa tudi komunikacijo v prostem vesolju.
Čas objave: 13. januar 2025