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雪崩光电探测器
雪崩光电探测器光电探测器是将光信号转变为电信号的器件,雪崩光电探测器采用的即是雪崩光电二极管APD,能够具有更大的响应度。APD将主要应用于长距离或接收光功率受到其它限制而较小的光纤通信系统。目前很多光器件专家对APD的前景十分看好,认为APD的研究对于增强相关领域的国际竞争力,是十分必要的。雪崩光电探测器的材料1SiSi材料技术是一种成熟技术,广泛应用于微电子领域,但并不适合制备目前光通信领域普遍接受的131mm155mm波长范围的器件。2GeGeAPD虽然光谱响应适合光纤传输低损耗、低色散的要求,但在制备工艺中存在很大的困难。而且,Ge的电子和空穴的离化率比率()接近1,因此很难制备出高性能的APD器件。3I
053Ga047AsI
P选择I
053Ga047As作为APD的光吸收层,I
P作为倍增层,是一种比较有效的方法2。I
053Ga047As材料的吸收峰值在165mm在131mm155mm波长有约为104cm1高吸收系数,是目前光探测器吸收层首选材料。I
053Ga047As光
f电二极管比起Ge光电二极管,有如下优点:(1)I
053Ga047As是直接带隙半导体,吸收系数高;(2)I
053Ga047As介电常数比Ge小,要得到与Ge光电二极管相同的量子效率和电容,可以减少I
053Ga047As耗尽层的厚度,因此可以预期I
053Ga047AsI
P光二极管具有高的效应和响应;(3)电子和空穴的离化率比率()不是1,也就是说I
053Ga047AsI
PAPD噪声较低;(4)I
053Ga047As与I
P晶格完全匹配,用MOCVD方法在I
P衬底上可以生长出高质量的I
053Ga047As外延层,可以显着的降低通过p
结的暗电流。(5)I
053Ga047AsI
P异质结构外延技术,很容易在吸收区生长较高带隙的窗口层,由此可以消除表面复合对量子效率的影响。4I
GaAsPI
P选择I
GaAsP作为光吸收层,I
P作为倍增层可以制备响应波长在114mm,高量子效率,低暗电流,高雪崩增益得的APD。通过选择不同的合金组分,满足对特定波长的最佳性能。I
GaAsI
AlAsI
052Al048As材料带隙宽(147eV),在155mm波长范围不吸收,有证据显示,薄I
052Al048As外延层在纯电子注入的条件下,作为倍增层材料,可以获得比I
P更好的增益特性。
f6I
GaAsI
GaAs(P)I
AlAs和I
GaAsI
(Al)GaAsI
AlAs材料的碰撞离化率是影响APD性能的重要因素。研究表明6,可以通过引入I
GaAs(P)I
AlAs和I
(Al)GaAsI
AlAs超晶格结构提高倍增层的碰撞离化率。应用超晶格结构这一能带工程可以人为控制导带和价带值间的非对称性带边不连续性,并保证导带不连续性远远大于价带不r
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