Соңғы жетістіктержоғары сезімталдықты көшкін фотодетекторлары
Бөлме температурасында жоғары сезімталдық 1550 нмкөшкін фотодиодын детекторы
Жақын инфрақызыл (SWIR) диапазонында жоғары сезімталдықты жоғары жылдамдықты көшкін диодтары оптоэлектрондық байланыс пен liDAR қолданбаларында кеңінен қолданылады. Дегенмен, индий галлий мышьяк көшкінінің бұзылуы диодымен (InGaAs APD) басым болатын қазіргі жақын инфрақызыл көшкін фотодиоды (APD) әрқашан дәстүрлі көбейткіш аймақ материалдарының, индий фосфидінің (InP) және индий алюминий мышьякының (InAlAs) кездейсоқ соқтығысу иондану шуымен шектеліп, құрылғының сезімталдығының айтарлықтай төмендеуіне әкелді. Жылдар бойы көптеген зерттеушілер InGaAs және InP оптоэлектрондық платформа процестерімен үйлесімді және көлемді кремний материалдарына ұқсас өте төмен әсерлі иондану шуы өнімділігіне ие жаңа жартылай өткізгіш материалдарды белсенді түрде іздестіруде.
Инновациялық 1550 нм көшкін фотодиодты детектор LiDAR жүйелерін әзірлеуге көмектеседі
Ұлыбритания мен Америка Құрама Штаттарындағы зерттеушілер тобы алғаш рет жаңа ультра жоғары сезімталдықтағы 1550 нм APD фотодетекторын сәтті жасап шығарды (көшкін фотодетекторы), LiDAR жүйелерінің және басқа да оптоэлектрондық қолданбалардың өнімділігін айтарлықтай жақсартуға уәде беретін серпіліс.
Жаңа материалдар маңызды артықшылықтар береді
Бұл зерттеудің ең басты ерекшелігі - материалдарды инновациялық түрде қолдану. Зерттеушілер сіңіру қабаты ретінде GaAsSb, ал көбейткіш қабат ретінде AlGaAsSb таңдады. Бұл дизайн дәстүрлі InGaAs/InP-ден ерекшеленеді және айтарлықтай артықшылықтар береді:
1.GaAsSb сіңіру қабаты: GaAsSb InGaAs-қа ұқсас сіңіру коэффициентіне ие, және GaAsSb сіңіру қабатынан AlGaAsSb-ге (көбейткіш қабат) өту оңайырақ, бұл тұзақ әсерін азайтады және құрылғының жылдамдығы мен сіңіру тиімділігін жақсартады.
2.AlGaAsSb көбейткіш қабаты: AlGaAsSb көбейткіш қабаты өнімділігі жағынан дәстүрлі InP және InAlAs көбейткіш қабаттарынан жоғары. Ол негізінен бөлме температурасында жоғары күшейтуде, жоғары өткізу қабілеттілігінде және өте төмен артық шуда көрініс табады.
Тамаша өнімділік көрсеткіштерімен
ЖаңаAPD фотодетекторы(көшкін фотодиодын детектор) өнімділік көрсеткіштерінде айтарлықтай жақсартулар ұсынады:
1. Өте жоғары күшейту: Бөлме температурасында 278 аса жоғары күшейтуге қол жеткізілді, ал жақында доктор Цзинь Сяо құрылымды оңтайландыру мен процесті жақсартты, ал максималды күшейту M=1212 дейін арттырылды.
2. Өте төмен шу: өте төмен артық шуыл көрсетеді (F < 3, күшейту M = 70; F<4, күшейту M=100).
3. Жоғары кванттық тиімділік: максималды күшейту кезінде кванттық тиімділік 5935,3%-ға дейін жетеді. Температураның тұрақтылығы жоғары: төмен температурада ыдырауға сезімталдық шамамен 11,83 мВ/К құрайды.
1-сурет. APD шамадан тыс шуыфотодетектор құрылғыларыбасқа APD фотодетекторларымен салыстырғанда
Қолданудың кең мүмкіндіктері
Бұл жаңа APD liDAR жүйелері мен фотонды қолдану үшін маңызды салдарға әкеледі:
1. Сигнал мен шуылдың арақатынасын жақсарту: Жоғары күшейту және төмен шу сипаттамалары сигнал мен шуылдың арақатынасын айтарлықтай жақсартады, бұл парниктік газдарды бақылау сияқты фотондар аз ортада қолдану үшін өте маңызды.
2. Күшті үйлесімділік: Жаңа APD фотодетекторы (көшкін фотодетекторы) қазіргі индий фосфиді (InP) оптоэлектроника платформаларымен үйлесімді болу үшін жасалған, бұл қолданыстағы коммерциялық байланыс жүйелерімен үздіксіз интеграцияны қамтамасыз етеді.
3. Жоғары пайдалану тиімділігі: Ол күрделі салқындату механизмдерінсіз бөлме температурасында тиімді жұмыс істей алады, бұл әртүрлі практикалық қолданбаларда орналастыруды жеңілдетеді.
Бұл жаңа 1550 нм SACM APD фотодетекторының (көшкін фотодетекторы) әзірленуі осы саладағы үлкен жетістік болып табылады, дәстүрлі APD фотодетекторының (көшкін фотодетекторы) конструкцияларындағы шамадан тыс шу мен күшейту өткізу қабілеттілігі өнімдерімен байланысты негізгі шектеулерді шешеді. Бұл инновация liDAR жүйелерінің, әсіресе пилотсыз liDAR жүйелеріндегі, сондай-ақ бос кеңістіктегі байланыс мүмкіндіктерін арттырады деп күтілуде.
Жарияланған уақыты: 2025 жылғы 13 қаңтар