हिमस्खलन फोटोडेटेक्टर (एपीडी फोटोडेटेक्टर) भाग दो का सिद्धांत और वर्तमान स्थिति

की सिद्धांत और वर्तमान स्थितिहिमस्खलन फोटोडेटेक्टर (एपीडी फोटोडेटेक्टर) भाग दो

2.2 एपीडी चिप संरचना
उचित चिप संरचना उच्च प्रदर्शन उपकरणों की मूल गारंटी है। एपीडी का संरचनात्मक डिजाइन मुख्य रूप से आरसी समय स्थिर, होल कैप्चर पर हेट्रोजंक्शन, कैरियर ट्रांजिट टाइम के माध्यम से कमी क्षेत्र और इतने पर मानता है। इसकी संरचना का विकास नीचे संक्षेप में प्रस्तुत किया गया है:

(१) बुनियादी संरचना
सबसे सरल एपीडी संरचना पिन फोटोडायोड पर आधारित है, पी क्षेत्र और एन क्षेत्र को भारी डोप किया जाता है, और माध्यमिक इलेक्ट्रॉनों और छेद जोड़े को उत्पन्न करने के लिए निकट पी क्षेत्र या एन क्षेत्र में एन-टाइप या पी-टाइप डबल-रेपेलेंट क्षेत्र पेश किया जाता है, ताकि प्राथमिक फोटोकंट्रेंट के प्रवर्धन का एहसास हो। INP श्रृंखला सामग्री के लिए, क्योंकि छेद प्रभाव आयनीकरण गुणांक इलेक्ट्रॉन प्रभाव आयनीकरण गुणांक से अधिक है, एन-प्रकार डोपिंग का लाभ क्षेत्र आमतौर पर पी क्षेत्र में रखा जाता है। एक आदर्श स्थिति में, केवल छेदों को लाभ क्षेत्र में इंजेक्ट किया जाता है, इसलिए इस संरचना को एक छेद-इंजेक्ट संरचना कहा जाता है।

(२) अवशोषण और लाभ प्रतिष्ठित हैं
INP की विस्तृत बैंड गैप विशेषताओं के कारण (INP 1.35EV है और INGAAS 0.75EV है), INP को आमतौर पर लाभ क्षेत्र सामग्री और INGAAS के रूप में अवशोषण क्षेत्र सामग्री के रूप में उपयोग किया जाता है।

(3) अवशोषण, ढाल और लाभ (SAGM) संरचनाएं क्रमशः प्रस्तावित हैं
वर्तमान में, अधिकांश वाणिज्यिक एपीडी डिवाइस INP/INGAAS सामग्री का उपयोग करते हैं, INGAAS अवशोषण परत के रूप में, उच्च विद्युत क्षेत्र (> 5x105v/सेमी) के तहत INP बिना ब्रेकडाउन के, लाभ क्षेत्र सामग्री के रूप में उपयोग किया जा सकता है। इस सामग्री के लिए, इस एपीडी का डिजाइन यह है कि हिमस्खलन प्रक्रिया एन-टाइप आईएनपी में छेद के टक्कर से बनती है। INP और INGAAS के बीच बैंड गैप में बड़े अंतर को ध्यान में रखते हुए, वैलेंस बैंड में लगभग 0.4EV के ऊर्जा स्तर का अंतर INGAS अवशोषण परत में उत्पन्न छेद बनाता है, जो INP गुणक परत तक पहुंचने से पहले हेटेरोजंक्शन किनारे पर बाधित होता है और गति बहुत कम हो जाती है, जिसके परिणामस्वरूप इस एपीडी के लिए एक लंबी प्रतिक्रिया समय और संकीर्ण बैंडविड्थ के परिणामस्वरूप होता है। इस समस्या को दो सामग्रियों के बीच एक INGAASP संक्रमण परत जोड़कर हल किया जा सकता है।

(४) अवशोषण, ढाल, आवेश और लाभ (SAGCM) संरचनाएं क्रमशः प्रस्तावित हैं
अवशोषण परत और लाभ परत के विद्युत क्षेत्र वितरण को और समायोजित करने के लिए, चार्ज लेयर को डिवाइस डिजाइन में पेश किया जाता है, जो डिवाइस की गति और जवाबदेही में बहुत सुधार करता है।

(५) गुंजयमानकर्ता बढ़ाया (आरसीई) एसएजीसीएम संरचना
पारंपरिक डिटेक्टरों के उपरोक्त इष्टतम डिजाइन में, हमें इस तथ्य का सामना करना चाहिए कि अवशोषण परत की मोटाई डिवाइस की गति और क्वांटम दक्षता के लिए एक विरोधाभासी कारक है। अवशोषित परत की पतली मोटाई वाहक पारगमन समय को कम कर सकती है, इसलिए एक बड़ी बैंडविड्थ प्राप्त की जा सकती है। हालांकि, एक ही समय में, उच्च क्वांटम दक्षता प्राप्त करने के लिए, अवशोषण परत को पर्याप्त मोटाई की आवश्यकता होती है। इस समस्या का समाधान गुंजयमान गुहा (आरसीई) संरचना हो सकता है, अर्थात, वितरित ब्रैग रिफ्लेक्टर (डीबीआर) डिवाइस के नीचे और शीर्ष पर डिज़ाइन किया गया है। डीबीआर मिरर में कम अपवर्तक सूचकांक और संरचना में उच्च अपवर्तक सूचकांक के साथ दो प्रकार की सामग्री होती है, और दोनों वैकल्पिक रूप से बढ़ते हैं, और प्रत्येक परत की मोटाई अर्धचालक में घटना प्रकाश तरंग दैर्ध्य 1/4 से मिलती है। डिटेक्टर की गुंजयमान संरचना गति आवश्यकताओं को पूरा कर सकती है, अवशोषण परत की मोटाई को बहुत पतला बनाया जा सकता है, और कई प्रतिबिंबों के बाद इलेक्ट्रॉन की क्वांटम दक्षता बढ़ जाती है।

(6) एज-युग्मित वेवगाइड संरचना (डब्ल्यूजी-एपीडी)
डिवाइस की गति और क्वांटम दक्षता पर अवशोषण परत की मोटाई के विभिन्न प्रभावों के विरोधाभास को हल करने के लिए एक और समाधान एज-युग्मित वेवगाइड संरचना को पेश करना है। यह संरचना पक्ष से प्रकाश में प्रवेश करती है, क्योंकि अवशोषण परत बहुत लंबी है, उच्च क्वांटम दक्षता प्राप्त करना आसान है, और साथ ही, अवशोषण परत को बहुत पतला बनाया जा सकता है, जिससे वाहक पारगमन समय को कम किया जा सकता है। इसलिए, यह संरचना अवशोषण परत की मोटाई पर बैंडविड्थ और दक्षता की विभिन्न निर्भरता को हल करती है, और उच्च दर और उच्च क्वांटम दक्षता एपीडी प्राप्त करने की उम्मीद है। WG-APD की प्रक्रिया RCE APD की तुलना में सरल है, जो DBR दर्पण की जटिल तैयारी प्रक्रिया को समाप्त करती है। इसलिए, यह व्यावहारिक क्षेत्र में अधिक संभव है और आम विमान ऑप्टिकल कनेक्शन के लिए उपयुक्त है।

3। निष्कर्ष
हिमस्खलन का विकासफोटोडिटेक्टरसामग्री और उपकरणों की समीक्षा की जाती है। INP सामग्री के इलेक्ट्रॉन और होल टक्कर आयनीकरण दर Inalas के करीब हैं, जो दो वाहक सिम्बियन की दोहरी प्रक्रिया की ओर जाता है, जो हिमस्खलन के निर्माण का समय लंबा हो जाता है और शोर बढ़ जाता है। शुद्ध इनालास सामग्रियों की तुलना में, INGAAS (P) /inalas और In (Al) Gaas /inalas quantum अच्छी तरह से संरचनाओं में टकराव आयनीकरण गुणांक का एक बढ़ा हुआ अनुपात होता है, इसलिए शोर प्रदर्शन को बहुत बदला जा सकता है। संरचना के संदर्भ में, गुंजयमानकर्ता एन्हांस्ड (आरसीई) एसएजीसीएम संरचना और एज-युग्मित वेवगाइड संरचना (डब्ल्यूजी-एपीडी) डिवाइस की गति और क्वांटम दक्षता पर अवशोषण परत की मोटाई के विभिन्न प्रभावों के विरोधाभासों को हल करने के लिए विकसित किए जाते हैं। प्रक्रिया की जटिलता के कारण, इन दो संरचनाओं के पूर्ण व्यावहारिक अनुप्रयोग को और अधिक खोजा जाना चाहिए।