Avanços recentes emfotodetectores de avalanche de alta sensibilidade
Temperatura ambiente alta sensibilidade 1550 nmDetector de fotodiodo de avalanche
Na faixa de infravermelho próximo (SWIR), os diodos de avalanche de alta velocidade de alta sensibilidade são amplamente utilizados em aplicações optoeletrônicas e lidar. No entanto, o atual fotodiodo de avalanche no infravermelho próximo (APD) dominado pelo diodo de decomposição de avalanche de arsênico de gálio de gálio (InGAAs APD) sempre foi limitado pelo ruído de ionização de colisão aleatória dos materiais tradicionais da região multiplicadora, fosfido de indium (INP) e arsênico de alumínio de indium (INP) e arsênico de alumínio ( Inalas), resultando em uma redução significativa na sensibilidade do dispositivo. Ao longo dos anos, muitos pesquisadores procuram ativamente novos materiais semicondutores que sejam compatíveis com processos de plataforma Optoeletrônica InGAAs e INP e tenham desempenho de ruído de ionização de impacto ultra-baixo, semelhante aos materiais de silício a granel.
O inovador detector de fotodiode de avalanche de 1550 nm ajuda o desenvolvimento de sistemas LIDAR
Uma equipe de pesquisadores do Reino Unido e dos Estados Unidos, pela primeira vez, desenvolveu com sucesso uma nova sensibilidade ultra-alta, fotodetector APD de 1550 nm (fotodetector de avalanche), um avanço que promete melhorar bastante o desempenho dos sistemas LIDAR e outras aplicações optoeletrônicas.
Novos materiais oferecem vantagens importantes
O destaque desta pesquisa é o uso inovador de materiais. Os pesquisadores escolheram Gaassb como camada de absorção e algaassb como a camada multiplicadora. Este design difere das InGas/INP tradicionais e traz vantagens significativas:
1. GAASSB Camada de absorção: GAASSB possui um coeficiente de absorção semelhante ao InGaas, e a transição da camada de absorção de GAASSB para o algaassb (camada multiplicadora) é mais fácil, reduzindo o efeito da armadilha e melhorando a velocidade e a eficiência da absorção do dispositivo.
2.Algaassb Camada multiplicadora: a camada multiplicadora do Algaassb é superior à camada tradicional de multiplicador de INP e inalas no desempenho. É refletido principalmente em alto ganho à temperatura ambiente, alta largura de banda e excesso de excesso ultra baixo.
Com excelentes indicadores de desempenho
O novoFotodetector ADP(Detector de Avalanche Photodiode) também oferece melhorias significativas nas métricas de desempenho:
1. Ganho ultra-alto: o ganho ultra-alto de 278 foi alcançado à temperatura ambiente e, recentemente, o Dr. Jin Xiao melhorou a otimização e o processo da estrutura, e o ganho máximo foi aumentado para M = 1212.
2. Ruído muito baixo: mostra um excesso muito baixo ruído (F <3, ganho M = 70; f <4, ganho M = 100).
3. Alta eficiência quântica: sob o ganho máximo, a eficiência quântica é tão alta quanto 5935,3%. Forte estabilidade da temperatura: a sensibilidade à quebra a baixa temperatura é de cerca de 11,83 mV/k.
Fig 1 Excesso de ruído de APDDispositivos fotodetectorescomparado com outro fotodetector de ADP
Grandes perspectivas de aplicação
Este novo APD tem implicações importantes para sistemas LIDAR e aplicações de fótons:
1. Relação melhorada de sinal / ruído: as características de alto ganho e baixo ruído melhoram significativamente a relação sinal / ruído, que é crítica para aplicações em ambientes pobres de fótons, como o monitoramento de gases de efeito estufa.
2. Compatibilidade forte: O novo fotodetector APD (fotodetector de avalanche) foi projetado para ser compatível com plataformas optoeletrônicas de fosfido de índio (INP), garantindo integração perfeita com sistemas de comunicação comercial existentes.
3. Alta eficiência operacional: pode operar com eficiência à temperatura ambiente sem mecanismos complexos de resfriamento, simplificando a implantação em várias aplicações práticas.
O desenvolvimento desse novo fotodetetor SACM APD de 1550 nm (fotodetector de avalanche) representa um grande avanço no campo, aborda as principais limitações associadas ao excesso de ruído e produtos de largura de banda em designs tradicionais de fotodetector de APD (Avalanche PhotodeTector). Espera-se que essa inovação aumente as capacidades dos sistemas LIDAR, especialmente em sistemas LiDAR não tripulados, bem como em comunicações de espaço livre.
Horário de postagem: janeiro-13-2025