ከፍተኛ ስሜታዊነት ባለው የበረዶ ግግር ፎቶዲቴክተሮች ውስጥ የቅርብ ጊዜ እድገቶች

የቅርብ ጊዜ እድገቶች በከፍተኛ የስሜት ህዋሳት አቫላንቼ ፎቶዲቴክተሮች

የክፍል ሙቀት ከፍተኛ ስሜታዊነት 1550 nmየአቬላንች ፎቶዲዮድ ማወቂያ

በአቅራቢያው ኢንፍራሬድ (SWIR) ባንድ ውስጥ፣ ከፍተኛ ስሜታዊነት ያለው ከፍተኛ ፍጥነት ያለው የበረዶ ዳዮዶች በኦፕቶኤሌክትሮኒክ ግንኙነት እና በሊDAR አፕሊኬሽኖች ውስጥ በስፋት ጥቅም ላይ ይውላሉ። ሆኖም፣ በአሁኑ ጊዜ በኢንዲየም ጋሊየም አርሴኒክ የበረዶ ብልሽት ዳዮድ (InGaAs APD) የሚመራው አቅራቢያ-ኢንፍራሬድ የበረዶ ጋለሪ ፎቶዲዮድ (APD) ሁልጊዜ በባህላዊ ማባዣ ክልል ቁሳቁሶች፣ በኢንዲየም ፎስፌት (InP) እና በኢንዲየም አልሙኒየም አርሴኒክ (InAlAs) የዘፈቀደ የግጭት አዮኒዜሽን ድምፅ የተገደበ ሲሆን ይህም የመሳሪያውን ስሜታዊነት በእጅጉ ቀንሷል። ባለፉት ዓመታት ብዙ ተመራማሪዎች ከኢንGaAs እና ከኢንP ኦፕቶኤሌክትሮኒክ መድረክ ሂደቶች ጋር የሚጣጣሙ እና ከጅምላ ሲሊኮን ቁሳቁሶች ጋር ተመሳሳይ የሆኑ እጅግ በጣም ዝቅተኛ ተጽዕኖ ያለው የአዮኒዜሽን ድምጽ አፈፃፀም ያላቸው አዳዲስ ሴሚኮንዳክተር ቁሳቁሶችን በንቃት እየፈለጉ ነው።

ፈጠራው 1550 nm የአቬላንች ፎቶዲዮድ ማወቂያ የ LiDAR ስርዓቶችን ለማዳበር ይረዳል

በዩናይትድ ኪንግደም እና በዩናይትድ ስቴትስ የሚገኙ የተመራማሪዎች ቡድን ለመጀመሪያ ጊዜ አዲስ እጅግ በጣም ከፍተኛ የስሜት ህዋሳት 1550 nm APD ፎቶዲቴክተር በተሳካ ሁኔታ አዘጋጅቷል (የአቬላንች ፎቶዲቴክተር)፣ የLiDAR ስርዓቶችን እና ሌሎች የኦፕቶኤሌክትሮኒክ አፕሊኬሽኖችን አፈፃፀም በእጅጉ ለማሻሻል ቃል የገባ ግኝት።

አዳዲስ ቁሳቁሶች ቁልፍ ጥቅሞችን ይሰጣሉ

የዚህ ጥናት ዋና ትኩረት የቁሳቁሶች ፈጠራ አጠቃቀም ነው። ተመራማሪዎቹ GaAsSbን እንደ መምጠጥ ንብርብር እና AlGaAsSbን እንደ ማባዣ ንብርብር መርጠዋል። ይህ ዲዛይን ከባህላዊው InGaAs/InP የሚለይ ሲሆን ጉልህ ጥቅሞችን ያስገኛል፡

1.የGaAsSb የመምጠጥ ንብርብር፡- የGaAsSb ከInGaAs ጋር ተመሳሳይ የመምጠጥ ኮፊሸንት አለው፣ እና ከGaAsSb የመምጠጥ ንብርብር ወደ AlGaAsSb (ማባዣ ንብርብር) የሚደረግ ሽግግር ቀላል ነው፣ ይህም የመምታት ውጤቱን ይቀንሳል እና የመሳሪያውን ፍጥነት እና የመምጠጥ ውጤታማነት ያሻሽላል።

2. የAlGaAsSb ማባዣ ንብርብር፡ የAlGaAsSb ማባዣ ንብርብር በአፈጻጸም ውስጥ ከባህላዊው የInP እና የInAlA ማባዣ ንብርብር የላቀ ነው። በዋናነት በክፍል ሙቀት ውስጥ ከፍተኛ ትርፍ፣ ከፍተኛ የመተላለፊያ ይዘት እና እጅግ በጣም ዝቅተኛ ከመጠን በላይ ድምጽ ይንጸባረቃል።

እጅግ በጣም ጥሩ የአፈጻጸም አመልካቾች ያሉት

አዲሱየኤፒዲ ፎቶዲተር(የአቬላንቼ ፎቶዲዮድ መመርመሪያ) በአፈጻጸም መለኪያዎች ላይ ጉልህ ማሻሻያዎችን ያቀርባል፡

1. እጅግ በጣም ከፍተኛ ትርፍ፡- እጅግ በጣም ከፍተኛ የሆነ የ278 ጭማሪ በክፍል ሙቀት ተገኝቷል፣ እና በቅርቡ ዶ/ር ጂን ዢያኦ የመዋቅር ማመቻቸትን እና ሂደቱን አሻሽለዋል፣ እና ከፍተኛው ትርፍ ወደ M=1212 ጨምሯል።

2. በጣም ዝቅተኛ ድምፅ፡ በጣም ዝቅተኛ ከመጠን በላይ የሆነ ድምፅ ያሳያል (F < 3፣ gain M = 70፤ F<4፣ gain M=100)።

3. ከፍተኛ የኳንተም ቅልጥፍና፡ ከፍተኛውን ትርፍ ሲያስገኝ የኳንተም ቅልጥፍና እስከ 5935.3% ድረስ ከፍተኛ ነው። ጠንካራ የሙቀት መረጋጋት፡ በዝቅተኛ የሙቀት መጠን የመበላሸት ስሜታዊነት 11.83 mV/K አካባቢ ነው።

ምስል 1 የ APD ከመጠን በላይ ድምፅየፎቶ ማወቂያ መሳሪያዎችከሌሎች የኤፒዲ ፎቶዲቴክተሮች ጋር ሲወዳደር

ሰፊ የትግበራ ዕድሎች

ይህ አዲስ APD ለ liDAR ስርዓቶች እና ለፎቶን አፕሊኬሽኖች ጠቃሚ አንድምታዎች አሉት፡

1. የተሻሻለ የሲግናል-ወደ-ጫጫታ ጥምርታ፡- ከፍተኛ ትርፍ እና ዝቅተኛ የድምፅ ባህሪያት የሲግናል-ወደ-ጫጫታ ጥምርታን በእጅጉ ያሻሽላሉ፣ ይህም እንደ የግሪንሀውስ ጋዝ ክትትል ባሉ በፎቶን-ደካማ አካባቢዎች ውስጥ ለሚተገበሩ አፕሊኬሽኖች ወሳኝ የሆነውን ነው።

2. ጠንካራ ተኳሃኝነት፡ አዲሱ የAPD ፎቶዲቴክተር (የአቫላንቼ ፎቶዲቴክተር) ከአሁኑ የኢንዲየም ፎስፋይድ (InP) ኦፕቶኤሌክትሮኒክስ መድረኮች ጋር ተኳሃኝ እንዲሆን የተነደፈ ሲሆን ከነባር የንግድ ኮሙኒኬሽን ስርዓቶች ጋር እንከን የለሽ ውህደትን ያረጋግጣል።

3. ከፍተኛ የአሠራር ቅልጥፍና፡- ውስብስብ የማቀዝቀዣ ዘዴዎችን ሳይጠቀም በክፍል ሙቀት ውስጥ በብቃት ሊሠራ ይችላል፣ ይህም በተለያዩ ተግባራዊ አፕሊኬሽኖች ውስጥ ማሰማራትን ቀላል ያደርገዋል።

የዚህ አዲስ 1550 nm SACM APD ፎቶዲቴክተር (አቫላንቼ ፎቶዲቴክተር) ልማት በዘርፉ ውስጥ ትልቅ ግኝትን ይወክላል፣ በባህላዊ የAPD ፎቶዲቴክተር (አቫላንቼ ፎቶዲቴክተር) ዲዛይኖች ውስጥ ከመጠን በላይ ጫጫታ እና የመተላለፊያ ይዘት መጨመር ጋር የተያያዙ ቁልፍ ገደቦችን ያስተናግዳል። ይህ ፈጠራ የliDAR ስርዓቶችን አቅም በተለይም ሰው አልባ በሆኑ የliDAR ስርዓቶች እንዲሁም በነጻ ቦታ ግንኙነቶች ላይ እንደሚያሳድግ ይጠበቃል።