Avances recientes enFotodetectores de avalancha de alta sensibilidad
Temperatura ambiente alta sensibilidad 1550 nmdetector de fotodiodos de avalancha
En la banda de infrarrojos cercanos (SWIR), los diodos de avalancha de alta velocidad de alta sensibilidad se utilizan ampliamente en la comunicación optoelectrónica y las aplicaciones LiDAR. Sin embargo, el fotodiodo de avalancha de infrarrojo cercano actual (APD) dominado por el diodo de desglose de avalancha de arsénico de indio galio siempre ha estado limitado por el ruido de ionización de colisión aleatorio de los materiales de región multiplicador tradicional, fosfuro de indio (INP) y arsénico de aluminio de indio ( Inalas), lo que resulta en una reducción significativa en la sensibilidad del dispositivo. A lo largo de los años, muchos investigadores buscan activamente nuevos materiales semiconductores que sean compatibles con los procesos de plataforma optoelectrónica INGAA e INP y tengan un rendimiento de ruido de ionización de impacto ultra bajo, similar a los materiales de silicio a granel.
El innovador detector de fotodiodos de avalancha de 1550 nm ayuda al desarrollo de sistemas LiDAR
Un equipo de investigadores en el Reino Unido y los Estados Unidos han desarrollado por primera vez con éxito un nuevo APD Photodetector de 1550 NM ultra alta sensibilidad (fotodetector de avalancha), un avance que promete mejorar en gran medida el rendimiento de los sistemas LiDAR y otras aplicaciones optoelectrónicas.
Nuevos materiales ofrecen ventajas clave
Lo más destacado de esta investigación es el uso innovador de materiales. Los investigadores eligieron GaassB como la capa de absorción y algaassb como la capa multiplicadora. Este diseño difiere de Ingaas/INP tradicional y trae ventajas significativas:
1.Papa de absorción de GAASSB: GaassB tiene un coeficiente de absorción similar a Ingaas, y la transición de la capa de absorción de GaassB a AlgaassB (capa multiplicador) es más fácil, reduciendo el efecto de la trampa y mejorando la velocidad y la eficiencia de absorción del dispositivo.
2. Algaassb Multiplicador: la capa de multiplicador algaassb es superior a la capa tradicional de INP e INALAS Multiplicador en el rendimiento. Se refleja principalmente en alta ganancia a temperatura ambiente, ancho de banda alto y exceso de ruido ultra bajo.
Con excelentes indicadores de rendimiento
El nuevoFotodetector APD(Detector de fotodiodos de avalancha) también ofrece mejoras significativas en las métricas de rendimiento:
1. Ganancia ultra alta: la ganancia ultra alta de 278 se logró a temperatura ambiente, y recientemente el Dr. Jin Xiao mejoró la optimización y el proceso de la estructura, y la ganancia máxima se incrementó a M = 1212.
2. Muy bajo ruido: muestra un exceso de ruido muy bajo (F <3, gane M = 70; F <4, gane M = 100).
3. Alta eficiencia cuántica: bajo la ganancia máxima, la eficiencia cuántica es tan alta como 5935.3%. Estabilidad de temperatura fuerte: la sensibilidad a la descomposición a baja temperatura es de aproximadamente 11.83 mV/k.
Fig. 1 Exceso de ruido de APDDispositivos de fotodetectoren comparación con otro fotodetector APD
Amplias perspectivas de aplicación
Este nuevo APD tiene implicaciones importantes para los sistemas LiDAR y las aplicaciones de fotones:
1.
2. Fuerte compatibilidad: el nuevo fotodetector APD (fotodetector de avalancha) está diseñado para ser compatible con las plataformas optoelectrónicas de fosfuro de indio actuales (INP), garantizando una integración perfecta con los sistemas de comunicación comercial existentes.
3. Alta eficiencia operativa: puede funcionar de manera eficiente a temperatura ambiente sin mecanismos de enfriamiento complejos, simplificando la implementación en diversas aplicaciones prácticas.
El desarrollo de este nuevo fotodetector APD APD de 1550 nm (Photodetector de avalancha) representa un gran avance en el campo, aborda las limitaciones clave asociadas con el exceso de ruido y los productos de ancho de banda de ganancia en los diseños de fotodetector APD tradicional (fotodetector de avalancha). Se espera que esta innovación aumente las capacidades de los sistemas LiDAR, especialmente en los sistemas LiDAR no tripulados, así como en las comunicaciones del espacio libre.
Tiempo de publicación: enero-13-2025