అవలాంచె ఫోటోడెటెక్టర్ (APD ఫోటోడెటెక్టర్) యొక్క సూత్రం మరియు ప్రస్తుత పరిస్థితి పార్ట్ టూ

యొక్క సూత్రం మరియు ప్రస్తుత పరిస్థితిఅవలాంచె ఫోటోడెటెక్టర్ (APD ఫోటోడెటెక్టర్) పార్ట్ టూ

2.2 APD చిప్ నిర్మాణం
సహేతుకమైన చిప్ నిర్మాణం అధిక పనితీరు పరికరాల ప్రాథమిక హామీ. APD యొక్క నిర్మాణ రూపకల్పన ప్రధానంగా RC టైమ్ స్థిరాంకం, హెటెరోజక్షన్ వద్ద రంధ్రం సంగ్రహాన్ని, క్యారియర్ రవాణా సమయం క్షీణత ప్రాంతం మరియు మొదలైన వాటి ద్వారా పరిగణించబడుతుంది. దాని నిర్మాణం యొక్క అభివృద్ధి క్రింద సంగ్రహించబడింది:

(1) ప్రాథమిక నిర్మాణం
సరళమైన APD నిర్మాణం పిన్ ఫోటోడియోడ్ మీద ఆధారపడి ఉంటుంది, P ప్రాంతం మరియు N ప్రాంతం భారీగా డోప్ చేయబడతాయి మరియు ప్రాధమిక ఫోటోకరెంట్ యొక్క విస్తరణను గ్రహించడానికి, ద్వితీయ ఎలక్ట్రాన్లు మరియు రంధ్రం జతలను ఉత్పత్తి చేయడానికి N- రకం లేదా P- రకం రెట్టింపు-తిరోగమన ప్రాంతం ప్రక్కనే ఉన్న P ప్రాంతం లేదా N ప్రాంతంలో ప్రవేశపెట్టబడుతుంది. INP సిరీస్ పదార్థాల కోసం, ఎలక్ట్రాన్ ఇంపాక్ట్ అయనీకరణ గుణకం కంటే రంధ్రం ఇంపాక్ట్ అయనీకరణ గుణకం ఎక్కువగా ఉన్నందున, N- రకం డోపింగ్ యొక్క లాభం ప్రాంతం సాధారణంగా P ప్రాంతంలో ఉంచబడుతుంది. ఆదర్శవంతమైన పరిస్థితిలో, రంధ్రాలు మాత్రమే లాభ ప్రాంతంలోకి ప్రవేశిస్తాయి, కాబట్టి ఈ నిర్మాణాన్ని రంధ్రం-ఇంజెక్ట్ చేసిన నిర్మాణం అంటారు.

(2) శోషణ మరియు లాభం వేరు చేయబడతాయి
INP యొక్క విస్తృత బ్యాండ్ గ్యాప్ లక్షణాల కారణంగా (INP 1.35EV మరియు INGAAS 0.75EV), INP సాధారణంగా లాభం జోన్ పదార్థంగా మరియు INGAAS ను శోషణ జోన్ పదార్థంగా ఉపయోగిస్తారు.

(3) శోషణ, ప్రవణత మరియు లాభం (SAGM) నిర్మాణాలు వరుసగా ప్రతిపాదించబడ్డాయి
ప్రస్తుతం, చాలా వాణిజ్య APD పరికరాలు INP/INGAAS పదార్థాన్ని ఉపయోగిస్తాయి, INGAAS ను శోషణ పొరగా ఉపయోగిస్తాయి, విచ్ఛిన్నం లేకుండా అధిక విద్యుత్ క్షేత్రం (> 5x105V/cm) కింద INP (> 5x105V/cm), లాభం జోన్ పదార్థంగా ఉపయోగించవచ్చు. ఈ పదార్థం కోసం, ఈ APD యొక్క రూపకల్పన ఏమిటంటే, రంధ్రాల తాకిడి ద్వారా హిమసంపాత ప్రక్రియ N- రకం INP లో ఏర్పడుతుంది. INP మరియు INGAA ల మధ్య బ్యాండ్ అంతరాన్ని పెద్ద వ్యత్యాసాన్ని పరిశీలిస్తే, వాలెన్స్ బ్యాండ్‌లో 0.4EV యొక్క శక్తి స్థాయి వ్యత్యాసం INGAAS శోషణ పొరలో ఉత్పత్తి చేయబడిన రంధ్రాలు INP గుణకం పొరను చేరుకోవడానికి ముందు హెటెరోజక్షన్ అంచు వద్ద అడ్డుపడతాయి మరియు వేగం బాగా తగ్గుతుంది, దీని ఫలితంగా దీర్ఘకాలిక ప్రతిస్పందన సమయం మరియు ఈ APD యొక్క ఇరుకైన బ్యాండ్‌విడ్త్ వస్తుంది. రెండు పదార్థాల మధ్య ఇంగాస్ పరివర్తన పొరను జోడించడం ద్వారా ఈ సమస్యను పరిష్కరించవచ్చు.

(4) శోషణ, ప్రవణత, ఛార్జ్ మరియు లాభం (SAGCM) నిర్మాణాలు వరుసగా ప్రతిపాదించబడ్డాయి
శోషణ పొర మరియు లాభం పొర యొక్క విద్యుత్ క్షేత్ర పంపిణీని మరింత సర్దుబాటు చేయడానికి, ఛార్జ్ పొర పరికర రూపకల్పనలో ప్రవేశపెట్టబడుతుంది, ఇది పరికర వేగం మరియు ప్రతిస్పందనను బాగా మెరుగుపరుస్తుంది.

(5) రెసొనేటర్ మెరుగైన (RCE) SAGCM నిర్మాణం
సాంప్రదాయ డిటెక్టర్ల యొక్క పై సరైన రూపకల్పనలో, శోషణ పొర యొక్క మందం పరికర వేగం మరియు క్వాంటం సామర్థ్యానికి విరుద్ధమైన కారకం అనే వాస్తవాన్ని మనం ఎదుర్కోవాలి. శోషక పొర యొక్క సన్నని మందం క్యారియర్ రవాణా సమయాన్ని తగ్గిస్తుంది, కాబట్టి పెద్ద బ్యాండ్‌విడ్త్‌ను పొందవచ్చు. ఏదేమైనా, అదే సమయంలో, అధిక క్వాంటం సామర్థ్యాన్ని పొందడానికి, శోషణ పొరకు తగినంత మందం ఉండాలి. ఈ సమస్యకు పరిష్కారం ప్రతిధ్వని కావిటీ (RCE) నిర్మాణం, అనగా, పంపిణీ చేయబడిన బ్రాగ్ రిఫ్లెక్టర్ (DBR) పరికరం దిగువ మరియు పైభాగంలో రూపొందించబడింది. DBR మిర్రర్ తక్కువ వక్రీభవన సూచిక మరియు నిర్మాణంలో అధిక వక్రీభవన సూచిక కలిగిన రెండు రకాల పదార్థాలను కలిగి ఉంటుంది, మరియు రెండూ ప్రత్యామ్నాయంగా పెరుగుతాయి మరియు ప్రతి పొర యొక్క మందం సెమీకండక్టర్‌లో సంఘటన కాంతి తరంగదైర్ఘ్యం 1/4 ను కలుస్తుంది. డిటెక్టర్ యొక్క రెసొనేటర్ నిర్మాణం వేగం అవసరాలను తీర్చగలదు, శోషణ పొర యొక్క మందాన్ని చాలా సన్నగా తయారు చేయవచ్చు మరియు అనేక ప్రతిబింబాల తర్వాత ఎలక్ట్రాన్ యొక్క క్వాంటం సామర్థ్యం పెరుగుతుంది.

(6) ఎడ్జ్-కపుల్డ్ వేవ్‌గైడ్ నిర్మాణం (WG-APD)
పరికర వేగం మరియు క్వాంటం సామర్థ్యంపై శోషణ పొర మందం యొక్క విభిన్న ప్రభావాల యొక్క వైరుధ్యాన్ని పరిష్కరించడానికి మరొక పరిష్కారం ఎడ్జ్-కపుల్డ్ వేవ్‌గైడ్ నిర్మాణాన్ని పరిచయం చేయడం. ఈ నిర్మాణం వైపు నుండి కాంతిలోకి ప్రవేశిస్తుంది, ఎందుకంటే శోషణ పొర చాలా పొడవుగా ఉంటుంది, అధిక క్వాంటం సామర్థ్యాన్ని పొందడం సులభం, అదే సమయంలో, శోషణ పొరను చాలా సన్నగా తయారు చేయవచ్చు, క్యారియర్ రవాణా సమయాన్ని తగ్గిస్తుంది. అందువల్ల, ఈ నిర్మాణం శోషణ పొర యొక్క మందంపై బ్యాండ్‌విడ్త్ మరియు సామర్థ్యం యొక్క విభిన్న ఆధారపడటాన్ని పరిష్కరిస్తుంది మరియు అధిక రేటు మరియు అధిక క్వాంటం సామర్థ్యం APD ని సాధిస్తుందని భావిస్తున్నారు. WG-APD యొక్క ప్రక్రియ RCE APD కన్నా సరళమైనది, ఇది DBR మిర్రర్ యొక్క సంక్లిష్ట తయారీ ప్రక్రియను తొలగిస్తుంది. అందువల్ల, ఇది ఆచరణాత్మక రంగంలో మరింత సాధ్యమవుతుంది మరియు సాధారణ విమానం ఆప్టికల్ కనెక్షన్‌కు అనుకూలంగా ఉంటుంది.

3. తీర్మానం
అవలాంచె అభివృద్ధిఫోటోడెటెక్టర్పదార్థాలు మరియు పరికరాలు సమీక్షించబడతాయి. INP పదార్థాల ఎలక్ట్రాన్ మరియు హోల్ తాకిడి అయనీకరణ రేట్లు ఇనాలాస్ యొక్క దగ్గరగా ఉంటాయి, ఇది రెండు క్యారియర్ సంకేతాల యొక్క డబుల్ ప్రక్రియకు దారితీస్తుంది, ఇది హిమపాతం భవనం సమయం ఎక్కువసేపు మరియు శబ్దం పెరిగింది. స్వచ్ఛమైన ఇనాలాస్ పదార్థాలతో పోలిస్తే, ఇంగాస్ (పి) /ఇనాలాస్ మరియు (అల్) గాస్ /ఇనాలాస్ క్వాంటం బావి నిర్మాణాలు ఘర్షణ అయనీకరణ గుణకాల యొక్క నిష్పత్తిని కలిగి ఉన్నాయి, కాబట్టి శబ్దం పనితీరును బాగా మార్చవచ్చు. నిర్మాణం పరంగా, పరికర వేగం మరియు క్వాంటం సామర్థ్యంపై శోషణ పొర మందం యొక్క వివిధ ప్రభావాల యొక్క వైరుధ్యాలను పరిష్కరించడానికి రెసొనేటర్ మెరుగైన (RCE) SAGCM నిర్మాణం మరియు ఎడ్జ్-కపుల్డ్ వేవ్‌గైడ్ స్ట్రక్చర్ (WG-APD) అభివృద్ధి చేయబడతాయి. ప్రక్రియ యొక్క సంక్లిష్టత కారణంగా, ఈ రెండు నిర్మాణాల యొక్క పూర్తి ఆచరణాత్మక అనువర్తనాన్ని మరింత అన్వేషించాల్సిన అవసరం ఉంది.