അവലാഞ്ചേ ഫോട്ടോഡെടെക്ടർ (എപിഡി ഫോട്ടോദേക്ടർ) ഭാഗം ഒന്ന് തത്വവും ഇന്നത്തെ അവസ്ഥയും

അമൂർത്തത: അവലാഞ്ചേ ഫോട്ടോഡെക്ടറിന്റെ അടിസ്ഥാന ഘടനയും തൊഴിലാളി തത്വവും (APD ഫോട്ടോഡെടെക്ടർ) അവതരിപ്പിച്ചു, ഉപകരണ ഘടനയുടെ പരിണാമ പ്രക്രിയ വിശകലനം ചെയ്തു, നിലവിലെ ഗവേഷണ നില സംഗ്രഹിച്ചിരിക്കുന്നു, എപിഡിയുടെ ഭാവി വികസനം പ്രതിനിധാനം.

1. ആമുഖം
ഇളം സിഗ്നലുകളെ വൈദ്യുത സിഗ്നലുകളായി പരിവർത്തനം ചെയ്യുന്ന ഒരു ഉപകരണമാണ് ഫോട്ടോഡെടെക്ടർ. Aഅർദ്ധചാലക ഫോട്ടോഡെക്ടർ, സംഭവത്തിന്റെ ഫോട്ടോ സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്ന കാരിയർ സംഭവം പ്രയോഗിച്ച ബയ്സ് വോൾട്ടേജിന് കീഴിൽ ബാഹ്യ സർക്യൂട്ടിൽ പ്രവേശിച്ച് അളക്കാവുന്ന ഫോട്ടോകറന്റ് രൂപപ്പെടുന്നു. പരമാവധി ഉത്തരവാദിത്തത്തിൽ പോലും, ഒരു PIN ഫോട്ടോഡിയോഡിഡിക്ക് ഒരു ജോഡി ഇലക്ട്രോൺ ദ്വാര ജോഡികൾ മാത്രമേ നിർമ്മിക്കാൻ കഴിയൂ, അത് ആന്തരിക നേട്ടമില്ലാത്ത ഒരു ഉപകരണമാണ്. കൂടുതൽ പ്രതികരണശേഷിക്കായി, ഒരു അവലാഞ്ച് ഫോട്ടോഡിയോഡ് (എപിഡി) ഉപയോഗിക്കാം. അയോണിയൽ കൂട്ടിയിടി ഫലത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ് ഫോട്ടോകറൻറ് ഓഫ് ഫോട്ടോകറൻറ് ആംപ്ലിഫിക്കേഷൻ ഇഫക്റ്റ്. ചില സാഹചര്യങ്ങളിൽ, ത്വരിതപ്പെടുത്തിയ ഇലക്ട്രോണുകളും ദ്വാരങ്ങളും ലാറ്റിസിനൊപ്പം ഒരു പുതിയ ജോഡി ഇലക്ട്രോൺ-ഹോണ്ട ജോഡികൾ നിർമ്മിക്കാൻ മതിയായ energy ർജ്ജം ലഭിക്കും. ഈ പ്രക്രിയ ഒരു ശൃംഖല പ്രതികരണമാണ്, അതിനാൽ ഇളം ആഗിരണം സൃഷ്ടിക്കുന്ന ഇലക്ട്രോൺ-ഹോണ്ട ജോഡികൾക്ക് ധാരാളം ഇലക്ട്രോൺ ദ്വാര ജോഡികൾ സൃഷ്ടിക്കുകയും ഒരു വലിയ ദ്വിതീയ ഫോട്ടോകറന്റ് ഉണ്ടാക്കുകയും ചെയ്യും. അതിനാൽ, എപിഡിക്ക് ഉയർന്ന പ്രതികരണവും ആന്തരിക നേട്ടവുമുണ്ട്, ഇത് ഉപകരണത്തിന്റെ സിഗ്നൽ-ടു-നോയ്സ് അനുപാതം മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു. സ്വീകരിച്ച ഒപ്റ്റിക്കൽ പവറിൽ മറ്റ് പരിമിതികളുള്ള ദീർഘദൂര അല്ലെങ്കിൽ ചെറിയ ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബർ ആശയവിനിമയ സംവിധാനങ്ങളിൽ APD പ്രധാനമായും ഉപയോഗിക്കും. നിലവിൽ, പല ഒപ്റ്റിക്കൽ ഉപകരണ വിദഗ്ധരും എപിഡിയുടെ സാധ്യതകളെക്കുറിച്ച് വളരെ ശുഭാപ്തി വിശ്വാസികളാണ്, കൂടാതെ അനുബന്ധ മേഖലകളുടെ അന്താരാഷ്ട്ര മത്സരശേഷി വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് എപിഡിയുടെ ഗവേഷണം ആവശ്യമാണെന്ന് വിശ്വസിക്കുന്നു.

2. ന്റെ സാങ്കേതിക വികസനംഹിമപാത ഫോട്ടോഡെക്ടർ(എപിഡി ഫോട്ടോഡെടെക്ടർ)

2.1 മെറ്റീരിയലുകൾ
(1)Si ഫോട്ടോഡെക്ടർ
മൈക്രോ ഇലക്ട്രോണിക്സ് ഫീൽഡിൽ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു പക്വതയുള്ള സാങ്കേതികവിദ്യയാണ് സി മെറ്റീരിയൽ ടെക്നോളജി, പക്ഷേ 1.31 എംഎം, 1.55 എംഎം എന്നിവയിൽ ഉപകരണങ്ങൾ തയ്യാറാക്കുന്നതിന് അനുയോജ്യമല്ല, അത് ഒപ്റ്റിക്കൽ ആശയവിനിമയ മേഖലയിൽ പൊതുവായി അംഗീകരിക്കപ്പെടുന്നു.

(2) സേവ്
ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബർ ട്രാൻസ്മിഷനിൽ കുറഞ്ഞ നഷ്ടവും കുറഞ്ഞ വിതരണവും കുറഞ്ഞ ഡിസ്ടർഷന് അനുയോജ്യമായതിനാൽ ജിഇഎംഡിയുടെ സ്പെക്ട്രൽ പ്രതികരണം അനുയോജ്യമാണെങ്കിലും, തയ്യാറെടുപ്പ് പ്രക്രിയയിൽ വലിയ ബുദ്ധിമുട്ടുകൾ ഉണ്ട്. കൂടാതെ, ജിയുടെ ഇലക്ട്രോണും ഹോൾ അയോണൈസേഷൻ റേറ്റൈസേഷൻ റേറ്റൈയോ () 1 ന് സമീപമാണ്, അതിനാൽ ഉയർന്ന പ്രകടനത്തെ APD ഉപകരണങ്ങൾ തയ്യാറാക്കാൻ പ്രയാസമാണ്.

(3) in0.53ga0.47AS / INP
APD, INP എന്നിവയുടെ ഗുണിത പാളിയായി APD, INP എന്നീ നിലകളിലെ ആഗിരണം പാളിയായി തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നതിനുള്ള ഫലപ്രദമായ മാർഗമാണിത്. In0.53ga0.47as മെറ്റീരിയലിന്റെ ആഗിരണം കൊടുമുടി 1.65 മില്ലീമീറ്റർ, 1.31 മിഎം, 1.55 മി.എം തരംഗദൈർഘ്യമാണ്, ഇത് നിലവിൽ ലൈറ്റ് ഡിറ്റക്ടറിന്റെ ആഗിരണം ചെയ്ത മെറ്റീരിയലാണ്.

(4)ഇംഗാസ് ഫോട്ടോദേവേക്ടർ/ ൽഫോട്ടോഡെടെക്ടർ
ലെയർ ആഗിരണം ചെയ്യുന്ന ലൈയർ ആഗിരണം ചെയ്യുന്നതിലൂടെ, 1-1.4 എംഎം, ഉയർന്ന ക്വാണ്ടം കാര്യക്ഷമതയുള്ള, കുറഞ്ഞ ഇരുണ്ട നിലവിലുള്ള, ഉയർന്ന ഹിമപാത നേട്ടം എന്നിവ തയ്യാറാക്കാൻ കഴിയും. വ്യത്യസ്ത ALLOY ഘടകങ്ങൾ തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നതിലൂടെ, നിർദ്ദിഷ്ട തരംഗദൈർഘ്യങ്ങൾക്കുള്ള മികച്ച പ്രകടനം കൈവരിക്കുന്നു.

(5) ഇംഗസ് / ഇതലസ്
In0.52al0.48 ക മെറ്റീരിയലിന് ഒരു ബാൻഡ് വിടവ് (1.47EV) ഉണ്ട്, 1.55 മില്ലിമീറ്റർ തരംഗദൈർഘ്യത്തിലേക്ക് ആഗിരണം ചെയ്യുന്നില്ല. ശുദ്ധമായ ഇലക്ട്രോൺ ഇഞ്ചക്ഷന്റെ അവസ്ഥയിൽ ഒരു മൾട്ടിപ്ലേറ്റർ ലെയറായി നേർത്ത IN0.48AL0.48AL0.48AL0.48AL0.48AS എപ്പിറ്റിയൽ പാളിക്ക് നേർത്തതാക്കാൻ തെളിവുകളുണ്ട്.

(6) ഇംഗസ് / ഇംഗസ് (പി) / ഇങ്കലസ്, ഇൻഗാസ് / ഇൻ (അൽ) ഗാസ് / ഇനാലസ്
എപിഡിയുടെ പ്രകടനത്തെ ബാധിക്കുന്ന ഒരു പ്രധാന ഘടകമാണ് ഇംപാക്റ്റ് അയോണൈസേഷൻ നിരക്ക്. ഇംഗസ് (പി) / ഇനാലസ് അവതരിപ്പിച്ച് (അൽ) ഗാസ് / ഇതലസ് സൂപ്പർലാറ്റിസ് ഘടനകൾ അവതരിപ്പിച്ചുകൊണ്ട് ഗുണിത പാളിയുടെ സമാഹരണ നിരക്ക് മെച്ചപ്പെടുമെന്ന് ഫലങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു. സൂപ്പർലാറ്റിസ് ഘടന ഉപയോഗിക്കുന്നതിലൂടെ, ബാൻഡ് എഞ്ചിനീയറിംഗിന് ചട്ടക്കൂട് വാലെൻസ് ബാൻഡ് മൂല്യങ്ങൾ, വാലെൻസ് ബാൻഡ് മൂല്യങ്ങൾ എന്നിവ തമ്മിലുള്ള അസമമായ ബാൻഡ് എഡ്ജ് നിയന്ത്രിക്കാൻ കഴിയും, ഇത് വാലൻസ് ബാൻഡ് നിർത്തുന്നതല്ലെന്ന് ഉറപ്പാക്കുകയും (δEC >> δev). ഇഗാസ് ബൾക്ക് മെറ്റീരിയലുകളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, ഇംഗസ് / ഇനാലസ് ക്വാണ്ടം നന്നായി ഇലക്ട്രോൺ അയോണൈസേഷൻ നിരക്ക് (എ) ഗണ്യമായി വർദ്ധിക്കുന്നു, ഇലക്ട്രോണുകളും ദ്വാരങ്ങളും അധിക energy ർജ്ജം ലഭിക്കും. Δec >> δev കാരണം, ഇലക്ട്രോണുകൾ നേടിയ energy ർജ്ജം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നത് ഇലക്ട്രോൺ അയോണൈസേഷൻ നിരക്ക് ദ്വാരപരമായ അയോണൈസേഷൻ നിരക്ക് (ബി) വരെയാണ് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നത്. ദ്വാര അയോണൈസേഷൻ നിരക്ക് വർദ്ധിക്കുന്ന ഇലക്ട്രോൺ അയോണൈസേഷൻ നിരക്കിന്റെ അനുപാതം. അതിനാൽ, ഉയർന്ന നേട്ട-ബാൻഡ്വിഡ്ത്ത് ഉൽപ്പന്നം (ജിബിഡബ്ല്യു), കുറഞ്ഞ ശബ്ദ പ്രകടനം എന്നിവ സൂപ്പർലാറ്റിസ് ഘടന പ്രയോഗിച്ച് ലഭിക്കും. എന്നിരുന്നാലും, ഈ ഇംഗാസ് / ഇങ്കലസ് ക്വാണ്ടം നന്നായി ഘടന apd, ഒപ്റ്റിക്കൽ റിസീവറുകൾക്ക് അപേക്ഷിക്കാൻ പ്രയാസമാണ്. കാരണം, ഇതിനാലായതിനാലാണിത് പരമാവധി ഉത്തരവാദിത്തത്തെ ബാധിക്കുന്ന ഗുണിത ഘടകം ഇരുണ്ട കറന്റിൽ പരിമിതപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നു, ഗുണിത ശബ്ദം അല്ല. ഈ ഘടനയിൽ, ഇടുങ്ങിയ ബാൻഡ് വിടവുള്ള ഇംഗാസ് വെൽ പാളിയുടെ ടണലിംഗ് ഇഫക്റ്റലാണ് ഇരുണ്ട കറന്റ് പ്രധാനമായും.