قار كۆچۈش فوتوئېدكتور (APD فوتودېكتۇر) نىڭ پرىنسىپى ۋە ھازىرقى ئەھۋالى ئىككىنچى قىسىم

پرىنسىپ ۋە ھازىرقى ئەھۋالقار كۆچكۈنى فوتوگراف (APD فوتوگراف) ئىككىنچى قىسىم

2.2 APD ئۆزەك قۇرۇلمىسى
مۇۋاپىق ئۆزەك قۇرۇلمىسى يۇقىرى ئىقتىدارلىق ئۈسكۈنىلەرنىڭ ئاساسلىق كاپالىتى. APD نىڭ قۇرۇلما لايىھىسى ئاساسلىقى RC ۋاقتىنىڭ تۇراقلىقلىقى ، يۆتكىلىشچان ئورۇندىكى تۆشۈكنى تۇتۇش ، خورىغان رايون ئارقىلىق توشۇغۇچىنىڭ توشۇش ۋاقتى قاتارلىقلارنى ئويلىشىدۇ. ئۇنىڭ قۇرۇلمىسىنىڭ تەرەققىياتى تۆۋەندە يىغىنچاقلاندى:

(1) ئاساسىي قۇرۇلما
ئەڭ ئاددىي APD قۇرۇلمىسى PIN فوتودىئودنى ئاساس قىلغان ، P رايونى ۋە N رايونى قاتتىق كۆپەيتىلگەن ، N تىپلىق ياكى P تىپلىق قوش قايتۇرما رايون قوشنا P رايونى ياكى N رايونىدا كىرگۈزۈلۈپ ، ئىككىنچى ئېلېكترون ۋە تۆشۈك ھاسىل قىلىدۇ. جۈپ بولۇپ ، دەسلەپكى فوتوگرافنىڭ كۈچەيتىلىشىنى ئەمەلگە ئاشۇرىدۇ. InP يۈرۈشلۈك ماتېرىياللىرىغا نىسبەتەن ، تۆشۈكنىڭ تەسىر ئىئونلاشتۇرۇش كوئېففىتسېنتى ئېلېكترون تەسىر ئىئونلاشتۇرۇش كوئېففىتسېنتىدىن چوڭ بولغاچقا ، N تىپلىق دوپپىنىڭ پايدا ئېلىش رايونى ئادەتتە P رايونىغا ئورۇنلاشتۇرۇلىدۇ. كۆڭۈلدىكىدەك ئەھۋالدا ، پايدا رايونىغا پەقەت تۆشۈكلا ئوكۇل قىلىنىدۇ ، شۇڭا بۇ قۇرۇلما تۆشۈكتىن ياسالغان قۇرۇلما دەپ ئاتىلىدۇ.

(2) سۈمۈرۈلۈش ۋە پايدا پەرقلىنىدۇ
InP نىڭ كەڭ بەلۋاغ پەرقى ئالاھىدىلىكى سەۋەبىدىن (InP 1.35eV ، InGaAs 0.75eV) ، InP ئادەتتە پايدا رايونى ماتېرىيالى ، InGaAs بولسا سۈمۈرۈلۈش رايونى ماتېرىيالى سۈپىتىدە ئىشلىتىلىدۇ.

(3) سۈمۈرۈلۈش ، تەدرىجىي ۋە پايدا (SAGM) قۇرۇلمىلىرى ئايرىم-ئايرىم ئوتتۇرىغا قويۇلغان
ھازىر كۆپىنچە سودا خاراكتېرلىك APD ئۈسكۈنىلىرى InP / InGaAs ماتېرىيالى ، InGaAs سۈمۈرۈلۈش قەۋىتى ، InP يۇقىرى ئېلېكتر مەيدانى (> 5x105V / cm) بۇزۇلماي ، پايدا رايونى ماتېرىيالى سۈپىتىدە ئىشلىتىلىدۇ. بۇ ماتېرىيالغا نىسبەتەن ، بۇ APD نىڭ لايىھىسى قار كۆچۈش جەريانى N تىپلىق InP دا تۆشۈكلەرنىڭ سوقۇلۇشىدىن شەكىللەنگەن. InP بىلەن InGaAs ئارىسىدىكى بەلۋاغ پەرقىنىڭ چوڭ پەرقىنى كۆزدە تۇتقاندا ، ۋالېنس بەلبېغىدىكى تەخمىنەن 0.4eV لىك ئېنېرگىيە سەۋىيىسىنىڭ پەرقى InGaAs سۈمۈرۈلۈش قەۋىتىدە ھاسىل بولغان تۆشۈكلەرنى InP كۆپەيتكۈچ قەۋىتىگە يېتىشتىن بۇرۇن گىرەلەشمە گىرۋەكتە توسقۇنلۇققا ئۇچرايدۇ ھەمدە سۈرئىتى زور بولىدۇ. قىسقارتىلدى ، نەتىجىدە بۇ APD نىڭ ئۇزۇن ئىنكاس ۋاقتى ۋە تار كەڭلىكى كېلىپ چىقتى. بۇ مەسىلىنى ئىككى ماتېرىيالنىڭ ئارىسىغا InGaAsP ئۆتكۈنچى قەۋىتى قوشۇش ئارقىلىق ھەل قىلغىلى بولىدۇ.

(4) سۈمۈرۈلۈش ، دەرىجىگە ئايرىش ، توك قاچىلاش ۋە پايدا ئېلىش (SAGCM) قۇرۇلمىلىرى ئايرىم-ئايرىم ئوتتۇرىغا قويۇلغان
سۈمۈرۈلۈش قەۋىتى ۋە پايدا قەۋىتىنىڭ ئېلېكتر مەيدانى تەقسىملىنىشىنى يەنىمۇ تەڭشەش ئۈچۈن ، زەرەتلەش قەۋىتى ئۈسكۈنىنىڭ لايىھىسىگە كىرگۈزۈلۈپ ، ئۈسكۈنىنىڭ سۈرئىتى ۋە ئىنكاسچانلىقىنى زور دەرىجىدە ئۆستۈرىدۇ.

(5) رېزوناتور كۈچەيتىلگەن (RCE) SAGCM قۇرۇلمىسى
ئەنئەنىۋى تەكشۈرگۈچنىڭ يۇقارقى ئەڭ ياخشى لايىھىسىدە ، بىز چوقۇم سۈمۈرگۈچ قەۋىتىنىڭ قېلىنلىقى ئۈسكۈنىنىڭ سۈرئىتى ۋە كىۋانت ئۈنۈمى ئۈچۈن زىددىيەتلىك ئامىل بولۇشى كېرەك. سۈمۈرگۈچ قەۋىتىنىڭ نېپىز قېلىنلىقى توشۇغۇچىنىڭ توشۇش ۋاقتىنى قىسقارتالايدۇ ، شۇڭا كەڭ بەلۋاغ كەڭلىكىگە ئېرىشكىلى بولىدۇ. قانداقلا بولمىسۇن ، شۇنىڭ بىلەن بىر ۋاقىتتا ، تېخىمۇ يۇقىرى كىۋانت ئۈنۈمىگە ئېرىشىش ئۈچۈن ، سۈمۈرۈلۈش قەۋىتىنىڭ يېتەرلىك قېلىنلىقى بولۇشى كېرەك. بۇ مەسىلىنى ھەل قىلىشنىڭ چارىسى رېزونانس بوشلۇقى (RCE) قۇرۇلمىسى بولالايدۇ ، يەنى تارقىتىلغان Bragg Reflector (DBR) ئۈسكۈنىنىڭ ئاستى ۋە ئۈستى تەرىپىدە لايىھەلەنگەن. DBR ئەينىكى تۆۋەن دەرىجىدىكى سۇندۇرۇش كۆرسەتكۈچى ۋە قۇرۇلمىسى يۇقىرى سۇندۇرۇش كۆرسەتكۈچى بولغان ئىككى خىل ماتېرىيالدىن تەركىب تاپقان بولۇپ ، ئىككىسى ئالمىشىپ ئۆسىدۇ ، ھەر بىر قەۋەتنىڭ قېلىنلىقى يېرىم ئۆتكۈزگۈچتىكى ھادىسە نۇر دولقۇنىنىڭ ئۇزۇنلۇقى 1/4 گە يېتىدۇ. تەكشۈرگۈچنىڭ رېزوناتور قۇرۇلمىسى سۈرئەت تەلىپىگە ماسلىشالايدۇ ، سۈمۈرۈلۈش قەۋىتىنىڭ قېلىنلىقى ئىنتايىن نېپىز بولىدۇ ، بىر قانچە ئويلانغاندىن كېيىن ئېلېكتروننىڭ كىۋانت ئۈنۈمى يۇقىرى كۆتۈرۈلىدۇ.

(6) قىرغا تۇتاشتۇرۇلغان دولقۇن نۇر قۇرۇلمىسى (WG-APD)
سۈمۈرۈلۈش قەۋىتىنىڭ قېلىنلىقىنىڭ ئۈسكۈنىنىڭ سۈرئىتى ۋە كىۋانت ئۈنۈمىگە بولغان ئوخشىمىغان تەسىرىنىڭ زىددىيىتىنى ھەل قىلىشنىڭ يەنە بىر چارىسى قىرلىق تۇتاشتۇرۇلغان دولقۇن نۇر قۇرۇلمىسىنى تونۇشتۇرۇش. بۇ قۇرۇلما يان تەرەپتىن نۇرغا كىرىدۇ ، چۈنكى سۈمۈرۈلۈش قەۋىتى ناھايىتى ئۇزۇن بولغاچقا ، يۇقىرى كىۋانت ئۈنۈمىگە ئېرىشىش ئاسان ، شۇنىڭ بىلەن بىر ۋاقىتتا ، سۈمۈرۈلۈش قەۋىتىنى ئىنتايىن نېپىز قىلىپ ، توشۇغۇچىنىڭ توشۇش ۋاقتىنى قىسقارتقىلى بولىدۇ. شۇڭلاشقا ، بۇ قۇرۇلما كەڭ بەلۋاغ كەڭلىكى ۋە ئۈنۈمنىڭ سۈمۈرۈلۈش قەۋىتىنىڭ قېلىنلىقىغا بولغان ئوخشىماسلىقىنى ھەل قىلىدۇ ، ھەمدە يۇقىرى سۈرئەت ۋە يۇقىرى كىۋانت ئۈنۈمى APD غا ئېرىشىشىدىن ئۈمىد بار. WG-APD نىڭ جەريانى RCE APD غا قارىغاندا ئاددىي بولۇپ ، DBR ئەينىكىنىڭ مۇرەككەپ تەييارلىق جەريانىنى يوقىتىدۇ. شۇڭلاشقا ، ئۇ ئەمەلىي ساھەدە تېخىمۇ قوللىنىشچان بولۇپ ، ئادەتتىكى ئايروپىلان ئوپتىكىلىق ئۇلىنىشقا ماس كېلىدۇ.

3. خۇلاسە
قار كۆچۈشنىڭ تەرەققىياتىPhotodetectorماتېرىيال ۋە ئۈسكۈنىلەر تەكشۈرۈلىدۇ. InP ماتېرىياللىرىنىڭ ئېلېكترون ۋە تۆشۈك سوقۇلۇش ئىئونلاشتۇرۇش نىسبىتى InAlAs غا يېقىن بولۇپ ، بۇ ئىككى توشۇغۇچى سىمۋولنىڭ قوش جەرياننى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ ، بۇ قار كۆچۈشنىڭ ۋاقتىنى ئۇزارتىدۇ ۋە شاۋقۇن كۆپىيىدۇ. ساپ InAlAs ماتېرىياللىرىغا سېلىشتۇرغاندا ، InGaAs (P) / InAlAs ۋە In (Al) GaAs / InAlAs كىۋانت قۇدۇق قۇرۇلمىلىرىنىڭ سوقۇلۇش ئىئونلاشتۇرۇش كوئېففىتسېنتى نىسبىتى يۇقىرى كۆتۈرۈلگەن ، شۇڭا شاۋقۇن ئىقتىدارىنى زور دەرىجىدە ئۆزگەرتكىلى بولىدۇ. قۇرۇلما جەھەتتىن ، رېزوناتور كۈچەيتىلگەن (RCE) SAGCM قۇرۇلمىسى ۋە گىرۋەك تۇتاشتۇرۇلغان دولقۇن نۇر قۇرۇلمىسى (WG-APD) تەرەققىي قىلىپ ، سۈمۈرۈلۈش قەۋىتىنىڭ قېلىنلىقىنىڭ ئۈسكۈنىنىڭ سۈرئىتى ۋە كىۋانت ئۈنۈمىگە بولغان ئوخشىمىغان زىددىيىتىنى ھەل قىلىدۇ. بۇ جەرياننىڭ مۇرەككەپلىكى سەۋەبىدىن ، بۇ ئىككى قۇرۇلمىنىڭ تولۇق ئەمەلىي قوللىنىلىشى ئۈستىدە ئىزدىنىشكە توغرا كېلىدۇ.