అధిక సున్నితత్వ అవలాంచ్ ఫోటోడిటెక్టర్లలో ఇటీవలి పురోగతులు

ఇటీవలి పురోగతులుఅధిక సున్నితత్వ అవలాంచ్ ఫోటోడిటెక్టర్లు

గది ఉష్ణోగ్రత అధిక సున్నితత్వం 1550 nmఅవలాంచ్ ఫోటోడయోడ్ డిటెక్టర్

సమీప పరారుణ (SWIR) బ్యాండ్‌లో, అధిక సున్నితత్వం మరియు అధిక వేగం గల అవలాంచ్ డయోడ్‌లు ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్ కమ్యూనికేషన్ మరియు LiDAR అనువర్తనాలలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడతాయి. అయితే, ఇండియం గాలియం ఆర్సెనిక్ అవలాంచ్ బ్రేక్‌డౌన్ డయోడ్ (InGaAs APD) ఆధిపత్యం వహించే ప్రస్తుత సమీప-పరారుణ అవలాంచ్ ఫోటోడయోడ్ (APD), సాంప్రదాయ మల్టిప్లయర్ రీజియన్ పదార్థాలైన ఇండియం ఫాస్ఫైడ్ (InP) మరియు ఇండియం అల్యూమినియం ఆర్సెనిక్ (InAlAs) యొక్క యాదృచ్ఛిక ఘర్షణ అయనీకరణ శబ్దం (random collision ionization noise) ద్వారా ఎల్లప్పుడూ పరిమితం చేయబడింది, దీని ఫలితంగా పరికరం యొక్క సున్నితత్వంలో గణనీయమైన తగ్గుదల ఏర్పడింది. సంవత్సరాలుగా, చాలా మంది పరిశోధకులు InGaAs మరియు InP ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్ ప్లాట్‌ఫారమ్ ప్రక్రియలకు అనుకూలంగా ఉండే మరియు బల్క్ సిలికాన్ పదార్థాల మాదిరిగా అతి తక్కువ ఇంపాక్ట్ అయనీకరణ శబ్దం పనితీరును కలిగి ఉండే కొత్త సెమీకండక్టర్ పదార్థాల కోసం చురుకుగా అన్వేషిస్తున్నారు.

నూతనమైన 1550 nm అవలాంచ్ ఫోటోడయోడ్ డిటెక్టర్ LiDAR వ్యవస్థల అభివృద్ధికి సహాయపడుతుంది

యునైటెడ్ కింగ్‌డమ్ మరియు యునైటెడ్ స్టేట్స్‌లోని పరిశోధకుల బృందం తొలిసారిగా కొత్త అల్ట్రా-హై సెన్సిటివిటీ 1550 nm APD ఫోటోడిటెక్టర్‌ను విజయవంతంగా అభివృద్ధి చేసింది (హిమపాతం ఫోటోడిటెక్టర్), ఇది LiDAR వ్యవస్థలు మరియు ఇతర ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్ అనువర్తనాల పనితీరును గణనీయంగా మెరుగుపరిచే ఒక అద్భుతమైన ఆవిష్కరణ.

కొత్త పదార్థాలు కీలక ప్రయోజనాలను అందిస్తాయి

ఈ పరిశోధన యొక్క ముఖ్యాంశం పదార్థాల వినూత్న వినియోగం. పరిశోధకులు GaAsSb ను శోషణ పొరగా మరియు AlGaAsSb ను గుణకార పొరగా ఎంచుకున్నారు. ఈ రూపకల్పన సాంప్రదాయ InGaAs/InP కి భిన్నంగా ఉండి, గణనీయమైన ప్రయోజనాలను అందిస్తుంది:

1.GaAsSb శోషణ పొర: GaAsSb, InGaAs మాదిరిగానే శోషణ గుణకాన్ని కలిగి ఉంటుంది మరియు GaAsSb శోషణ పొర నుండి AlGaAsSb (మల్టిప్లయర్ పొర)కు మారడం సులభం, ఇది ట్రాప్ ప్రభావాన్ని తగ్గించి, పరికరం యొక్క వేగాన్ని మరియు శోషణ సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది.

2.AlGaAsSb మల్టిప్లయర్ లేయర్: పనితీరులో AlGaAsSb మల్టిప్లయర్ లేయర్ సాంప్రదాయ InP మరియు InAlAs మల్టిప్లయర్ లేయర్‌ల కంటే శ్రేష్ఠమైనది. ఇది ప్రధానంగా గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద అధిక గెయిన్, అధిక బ్యాండ్‌విడ్త్ మరియు అతి తక్కువ అదనపు నాయిస్‌లో ప్రతిబింబిస్తుంది.

అద్భుతమైన పనితీరు సూచికలతో

కొత్తAPD ఫోటోడిటెక్టర్(అవలాంచ్ ఫోటోడయోడ్ డిటెక్టర్) పనితీరు కొలమానాలలో కూడా గణనీయమైన మెరుగుదలలను అందిస్తుంది:

1. అత్యధిక లాభం: గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద 278 అత్యధిక లాభం సాధించబడింది, మరియు ఇటీవల డాక్టర్ జిన్ జియావో నిర్మాణం ఆప్టిమైజేషన్ మరియు ప్రక్రియను మెరుగుపరిచారు, మరియు గరిష్ట లాభం M=1212 కు పెంచబడింది.

2. చాలా తక్కువ శబ్దం: చాలా తక్కువ అదనపు శబ్దాన్ని చూపుతుంది (F < 3, గెయిన్ M = 70; F<4, గెయిన్ M=100).

3. అధిక క్వాంటం సామర్థ్యం: గరిష్ట గెయిన్ వద్ద, క్వాంటం సామర్థ్యం 5935.3% వరకు ఉంటుంది. బలమైన ఉష్ణోగ్రత స్థిరత్వం: తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద బ్రేక్‌డౌన్ సెన్సిటివిటీ సుమారు 11.83 mV/K ఉంటుంది.

పటం 1 APD యొక్క అదనపు శబ్దంఫోటోడిటెక్టర్ పరికరాలుఇతర APD ఫోటోడిటెక్టర్‌తో పోలిస్తే

విస్తృత అప్లికేషన్ అవకాశాలు

ఈ కొత్త APD, liDAR వ్యవస్థలు మరియు ఫోటాన్ అనువర్తనాలకు ముఖ్యమైన చిక్కులను కలిగి ఉంది:

1. మెరుగైన సిగ్నల్-టు-నాయిస్ నిష్పత్తి: అధిక గెయిన్ మరియు తక్కువ నాయిస్ లక్షణాలు సిగ్నల్-టు-నాయిస్ నిష్పత్తిని గణనీయంగా మెరుగుపరుస్తాయి, ఇది గ్రీన్‌హౌస్ వాయువుల పర్యవేక్షణ వంటి ఫోటాన్-రహిత వాతావరణాలలో అనువర్తనాలకు చాలా కీలకం.

2. బలమైన అనుకూలత: కొత్త APD ఫోటోడిటెక్టర్ (అవలాంచ్ ఫోటోడిటెక్టర్) ప్రస్తుత ఇండియం ఫాస్ఫైడ్ (InP) ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్స్ ప్లాట్‌ఫారమ్‌లతో అనుకూలంగా ఉండేలా రూపొందించబడింది, ఇది ఇప్పటికే ఉన్న వాణిజ్య కమ్యూనికేషన్ సిస్టమ్‌లతో సజావుగా అనుసంధానం అయ్యేలా నిర్ధారిస్తుంది.

3. అధిక కార్యాచరణ సామర్థ్యం: ఇది సంక్లిష్టమైన శీతలీకరణ యంత్రాంగాలు లేకుండా గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద సమర్థవంతంగా పనిచేయగలదు, దీనివల్ల వివిధ ఆచరణాత్మక అనువర్తనాలలో దీనిని అమర్చడం సులభతరం అవుతుంది.

ఈ కొత్త 1550 nm SACM APD ఫోటోడిటెక్టర్ (అవలాంచ్ ఫోటోడిటెక్టర్) అభివృద్ధి ఈ రంగంలో ఒక ప్రధాన పురోగతిని సూచిస్తుంది. ఇది సాంప్రదాయ APD ఫోటోడిటెక్టర్ (అవలాంచ్ ఫోటోడిటెక్టర్) డిజైన్లలో ఉండే అధిక నాయిస్ మరియు గెయిన్ బ్యాండ్‌విడ్త్ ఉత్పత్తులకు సంబంధించిన కీలక పరిమితులను పరిష్కరిస్తుంది. ఈ ఆవిష్కరణ liDAR వ్యవస్థల సామర్థ్యాలను, ముఖ్యంగా మానవరహిత liDAR వ్యవస్థలలో, అలాగే ఫ్రీ-స్పేస్ కమ్యూనికేషన్లలో పెంచుతుందని భావిస్తున్నారు.