பனிச்சரிவு ஃபோட்டோடெக்டரின் (APD photodetector) கொள்கை மற்றும் தற்போதைய நிலைமை பகுதி இரண்டு

கொள்கை மற்றும் தற்போதைய நிலைமைபனிச்சரிவு போட்டோடெக்டர் (APD போட்டோடெக்டர்) பகுதி இரண்டு

2.2 APD சிப் அமைப்பு
நியாயமான சிப் அமைப்பு உயர் செயல்திறன் சாதனங்களின் அடிப்படை உத்தரவாதமாகும். APD இன் கட்டமைப்பு வடிவமைப்பு முக்கியமாக RC நேர மாறிலி, ஹீட்டோரோஜங்ஷனில் துளை பிடிப்பு, குறைப்பு பகுதி வழியாக கேரியர் போக்குவரத்து நேரம் மற்றும் பலவற்றைக் கருதுகிறது. அதன் கட்டமைப்பின் வளர்ச்சி கீழே சுருக்கப்பட்டுள்ளது:

(1) அடிப்படை கட்டமைப்பு
எளிமையான APD அமைப்பு PIN ஃபோட்டோடியோடை அடிப்படையாகக் கொண்டது, P பகுதி மற்றும் N பகுதி அதிக அளவில் ஊக்கமளிக்கப்படுகிறது, மேலும் N-வகை அல்லது P-வகை இரட்டிப்பு-விரட்டுப் பகுதியானது இரண்டாம் நிலை எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் துளைகளை உருவாக்குவதற்கு அருகிலுள்ள P பகுதி அல்லது N பகுதியில் அறிமுகப்படுத்தப்பட்டது. முதன்மை ஒளி மின்னோட்டத்தின் பெருக்கத்தை உணர, ஜோடிகள். InP தொடர் பொருட்களுக்கு, துளை தாக்க அயனியாக்கம் குணகம் எலக்ட்ரான் தாக்க அயனியாக்கம் குணகத்தை விட அதிகமாக இருப்பதால், N-வகை ஊக்கமருந்துகளின் ஆதாயப் பகுதி பொதுவாக P பகுதியில் வைக்கப்படுகிறது. ஒரு சிறந்த சூழ்நிலையில், ஆதாயப் பகுதியில் துளைகள் மட்டுமே செலுத்தப்படுகின்றன, எனவே இந்த அமைப்பு துளை-உட்செலுத்தப்பட்ட அமைப்பு என்று அழைக்கப்படுகிறது.

(2) உறிஞ்சுதல் மற்றும் ஆதாயம் ஆகியவை வேறுபடுகின்றன
InP இன் பரந்த பேண்ட் இடைவெளி பண்புகள் காரணமாக (InP 1.35eV மற்றும் InGaAs 0.75eV), InP பொதுவாக ஆதாய மண்டல பொருளாகவும் InGaA கள் உறிஞ்சுதல் மண்டல பொருளாகவும் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

(3) உறிஞ்சுதல், சாய்வு மற்றும் ஆதாயம் (SAGM) கட்டமைப்புகள் முறையே முன்மொழியப்படுகின்றன
தற்போது, ​​பெரும்பாலான வணிக APD சாதனங்கள் InP/InGaAs மெட்டீரியலைப் பயன்படுத்துகின்றன, InGaA களை உறிஞ்சும் அடுக்காகப் பயன்படுத்துகின்றன, உயர் மின்சார புலத்தின் கீழ் உள்ள InP (>5x105V/cm) முறிவு இல்லாமல், ஆதாய மண்டலப் பொருளாகப் பயன்படுத்தப்படலாம். இந்த பொருளுக்கு, இந்த APD இன் வடிவமைப்பு என்னவென்றால், பனிச்சரிவு செயல்முறையானது துளைகளின் மோதலின் மூலம் N-வகை InP இல் உருவாகிறது. InP மற்றும் InGaA களுக்கு இடையே உள்ள பேண்ட் இடைவெளியில் உள்ள பெரிய வேறுபாட்டைக் கருத்தில் கொண்டு, வேலன்ஸ் பேண்டில் உள்ள சுமார் 0.4eV ஆற்றல் நிலை வேறுபாடு, InP பெருக்கி லேயரை அடையும் முன், ஹீட்டோரோஜங்ஷன் விளிம்பில் உள்ள InGaAs உறிஞ்சுதல் அடுக்கில் உருவாகும் துளைகளைத் தடுக்கிறது மற்றும் வேகம் அதிகமாக உள்ளது. குறைக்கப்பட்டது, இதன் விளைவாக நீண்ட மறுமொழி நேரம் மற்றும் இந்த APD இன் குறுகிய அலைவரிசை. இரண்டு பொருட்களுக்கு இடையில் ஒரு InGaAsP மாற்றம் லேயரை சேர்ப்பதன் மூலம் இந்த சிக்கலை தீர்க்க முடியும்.

(4) உறிஞ்சுதல், சாய்வு, கட்டணம் மற்றும் ஆதாயம் (SAGCM) கட்டமைப்புகள் முறையே முன்மொழியப்படுகின்றன
உறிஞ்சும் அடுக்கு மற்றும் ஆதாய அடுக்கு ஆகியவற்றின் மின்சார புல விநியோகத்தை மேலும் சரிசெய்வதற்காக, சார்ஜ் லேயர் சாதன வடிவமைப்பில் அறிமுகப்படுத்தப்பட்டது, இது சாதனத்தின் வேகம் மற்றும் பதிலளிக்கக்கூடிய தன்மையை பெரிதும் மேம்படுத்துகிறது.

(5) ரெசனேட்டர் மேம்படுத்தப்பட்ட (RCE) SAGCM அமைப்பு
பாரம்பரிய கண்டுபிடிப்பாளர்களின் மேலே உள்ள உகந்த வடிவமைப்பில், உறிஞ்சுதல் அடுக்கின் தடிமன் சாதனத்தின் வேகம் மற்றும் குவாண்டம் செயல்திறனுக்கு முரண்பாடான காரணியாகும் என்ற உண்மையை நாம் எதிர்கொள்ள வேண்டும். உறிஞ்சும் அடுக்கின் மெல்லிய தடிமன் கேரியர் டிரான்சிட் நேரத்தை குறைக்கலாம், எனவே ஒரு பெரிய அலைவரிசையைப் பெறலாம். இருப்பினும், அதே நேரத்தில், அதிக குவாண்டம் செயல்திறனைப் பெற, உறிஞ்சும் அடுக்கு போதுமான தடிமன் இருக்க வேண்டும். இந்தச் சிக்கலுக்கான தீர்வு எதிரொலிக்கும் குழி (RCE) அமைப்பாக இருக்கலாம், அதாவது விநியோகிக்கப்பட்ட ப்ராக் ரிஃப்ளெக்டர் (DBR) சாதனத்தின் கீழ் மற்றும் மேல் பகுதியில் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது. டிபிஆர் கண்ணாடியானது குறைந்த ஒளிவிலகல் குறியீட்டு மற்றும் உயர் ஒளிவிலகல் குறியீட்டைக் கொண்ட இரண்டு வகையான பொருட்களைக் கொண்டுள்ளது, மேலும் இரண்டும் மாறி மாறி வளரும், மேலும் ஒவ்வொரு அடுக்கின் தடிமனும் குறைக்கடத்தியில் 1/4 நிகழ்வு ஒளி அலைநீளத்தை சந்திக்கிறது. டிடெக்டரின் ரெசனேட்டர் அமைப்பு வேகத் தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்ய முடியும், உறிஞ்சும் அடுக்கின் தடிமன் மிகவும் மெல்லியதாக இருக்கும், மேலும் பல பிரதிபலிப்புகளுக்குப் பிறகு எலக்ட்ரானின் குவாண்டம் செயல்திறன் அதிகரிக்கிறது.

(6) எட்ஜ்-இணைந்த அலை வழிகாட்டி அமைப்பு (WG-APD)
சாதனத்தின் வேகம் மற்றும் குவாண்டம் செயல்திறனில் உறிஞ்சுதல் அடுக்கு தடிமனின் வெவ்வேறு விளைவுகளின் முரண்பாட்டைத் தீர்ப்பதற்கான மற்றொரு தீர்வு, விளிம்புடன் இணைந்த அலை வழிகாட்டி கட்டமைப்பை அறிமுகப்படுத்துவதாகும். இந்த அமைப்பு பக்கவாட்டிலிருந்து வெளிச்சத்தில் நுழைகிறது, ஏனெனில் உறிஞ்சுதல் அடுக்கு மிக நீளமானது, அதிக குவாண்டம் செயல்திறனைப் பெறுவது எளிது, அதே நேரத்தில், உறிஞ்சுதல் அடுக்கு மிகவும் மெல்லியதாக இருக்கும், இது கேரியர் போக்குவரத்து நேரத்தை குறைக்கிறது. எனவே, இந்த அமைப்பு அலைவரிசையின் வெவ்வேறு சார்பு மற்றும் உறிஞ்சுதல் அடுக்கின் தடிமன் மீதான செயல்திறனை தீர்க்கிறது, மேலும் அதிக விகிதம் மற்றும் உயர் குவாண்டம் செயல்திறன் APD ஐ அடைய எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. WG-APD இன் செயல்முறை RCE APD ஐ விட எளிமையானது, இது DBR கண்ணாடியின் சிக்கலான தயாரிப்பு செயல்முறையை நீக்குகிறது. எனவே, இது நடைமுறைத் துறையில் மிகவும் சாத்தியமானது மற்றும் பொதுவான விமான ஆப்டிகல் இணைப்புக்கு ஏற்றது.

3. முடிவுரை
பனிச்சரிவின் வளர்ச்சிபோட்டோடெக்டர்பொருட்கள் மற்றும் சாதனங்கள் மதிப்பாய்வு செய்யப்படுகின்றன. InP பொருட்களின் எலக்ட்ரான் மற்றும் துளை மோதல் அயனியாக்கம் விகிதங்கள் InAlAs உடன் நெருக்கமாக உள்ளன, இது இரண்டு கேரியர் சிம்பியன்களின் இரட்டை செயல்முறைக்கு வழிவகுக்கிறது, இது பனிச்சரிவு கட்டிட நேரத்தை அதிகமாக்குகிறது மற்றும் சத்தம் அதிகரிக்கிறது. தூய InAlAs பொருட்களுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​InGaAs (P) /InAlAs மற்றும் In (Al) GaAs/InAlAs குவாண்டம் கிணறு கட்டமைப்புகள் மோதல் அயனியாக்கம் குணகங்களின் அதிகரித்த விகிதத்தைக் கொண்டுள்ளன, எனவே இரைச்சல் செயல்திறனை பெரிதும் மாற்ற முடியும். கட்டமைப்பைப் பொறுத்தவரை, ரெசனேட்டர் மேம்படுத்தப்பட்ட (RCE) SAGCM அமைப்பு மற்றும் விளிம்பு-இணைந்த அலை வழிகாட்டி அமைப்பு (WG-APD) ஆகியவை சாதனத்தின் வேகம் மற்றும் குவாண்டம் செயல்திறனில் உறிஞ்சும் அடுக்கு தடிமனின் வெவ்வேறு விளைவுகளின் முரண்பாடுகளைத் தீர்ப்பதற்காக உருவாக்கப்பட்டன. செயல்முறையின் சிக்கலான தன்மை காரணமாக, இந்த இரண்டு கட்டமைப்புகளின் முழு நடைமுறை பயன்பாடு மேலும் ஆராயப்பட வேண்டும்.