Avanços recents aFotodetectors d’alta sensibilitat d’alta
Temperatura ambient elevada sensibilitat 1550 nmDetector de fotodiodes d'Avalanche
A la banda d’infrarojos propers (SWIR), els díodes d’alta sensibilitat d’alta velocitat s’utilitzen àmpliament en les aplicacions de comunicació optoelectrònica i LiDAR. Tot i això, el fotodiode d’Avalanche actual d’infraroig proper (APD) dominat pel díode de desglossament d’arsènic d’arsènic indi (Ingaas APD) sempre ha estat limitat pel soroll de la ionització de col·lisió aleatòria dels materials de regió multiplicadors tradicionals, el fosfur d’indium (INP) i l’arsènic d’alumini indi (( InAlas), donant lloc a una reducció significativa de la sensibilitat del dispositiu. Amb els anys, molts investigadors busquen activament nous materials semiconductors que siguin compatibles amb els processos de plataformes Optoelectronic i INP i tinguin un rendiment de soroll d’ionització d’impacte ultra-baix similar als materials de silici a granel.
L’innovador detector Photodiode Avalanche de 1550 nm ajuda al desenvolupament dels sistemes LiDAR
Un equip d’investigadors del Regne Unit i els Estats Units han desenvolupat per primera vegada amb èxit un nou fotodetector APD de 1550 nm de 1550 nm (fotodetector d'Avalanche), un avenç que promet millorar molt el rendiment dels sistemes LiDAR i altres aplicacions optoelectròniques.
Els nous materials ofereixen avantatges clau
El més destacat d’aquesta investigació és l’ús innovador dels materials. Els investigadors van triar GAASSB com a capa d’absorció i algaassb com a capa multiplicadora. Aquest disseny difereix dels InGaAs/INP tradicionals i aporta avantatges importants:
1. GAASSB Capa d’absorció: GAASSB té un coeficient d’absorció similar a InGaAS, i la transició de la capa d’absorció GAASSB a algaassb (capa multiplicadora) és més fàcil, reduint l’efecte trampa i millorant la velocitat i l’eficiència d’absorció del dispositiu.
2. Capa multiplicadora de ALGAASSB: la capa multiplicadora Algaassb és superior a la capa de multiplicadors INP i inalas tradicionals en el rendiment. Es reflecteix principalment en un gran guany a temperatura ambient, amplada de banda elevada i excés de baix baix.
Amb excel·lents indicadors de rendiment
El nouFotodetector APD(Detector de fotodíodes d’Avalanche) també ofereix millores significatives en les mètriques de rendiment:
1. Guany ultra-alt: el guany ultra alt de 278 es va aconseguir a temperatura ambient i recentment el doctor Jin Xiao va millorar l’optimització i el procés de l’estructura i el guany màxim es va augmentar a M = 1212.
2. Soroll molt baix: mostra un soroll excessiu molt baix (F <3, guany M = 70; F <4, guany M = 100).
3. Alta eficiència quàntica: sota el guany màxim, l’eficiència quàntica és fins al 5935,3%. Estabilitat de temperatura forta: la sensibilitat a la ruptura a baixa temperatura és d’uns 11,83 mV/k.
Fig 1 excés de soroll de l’APDDispositius fotodetectorsen comparació amb un altre fotodetector APD
Àmplies perspectives d'aplicació
Aquest nou APD té implicacions importants per als sistemes LiDAR i les aplicacions de fotons:
1. Ràtio de senyalització millorada: les característiques de guany elevat i de baix soroll milloren significativament la relació senyal-soroll, fonamental per a les aplicacions en entorns de fotons pobres, com ara el control de gasos d’efecte hivernacle.
2. Compatibilitat forta: el nou fotodetector APD (Photodetector Avalanche) està dissenyat per ser compatible amb les plataformes d’optoelectrònica de fosfur d’indium (INP) actuals, garantint una integració perfecta amb els sistemes de comunicació comercials existents.
3. Alta eficiència operativa: pot funcionar de manera eficient a temperatura ambient sense mecanismes de refrigeració complexos, simplificant el desplegament en diverses aplicacions pràctiques.
El desenvolupament d’aquest nou fotodetector APD de SACM de 1550 nm (fotodetector d’Avalanche) representa un gran avenç en el camp, aborda les limitacions clau associades a l’excés de sorolls i els productes d’ample de banda en el fotodetector tradicional APD (fotodetector d’Avalanche). S’espera que aquesta innovació impulsi les capacitats dels sistemes LiDAR, especialment en els sistemes LiDAR no tripulats, així com les comunicacions d’espai lliure.
Post Hora: gener-13-2025