Kemajuan terbaru dalamfotodetektor longsor sensitivitas tinggi
Sensitivitas tinggi suhu ruangan 1550 nmdetektor fotodioda longsor
Pada pita inframerah dekat (SWIR), dioda avalanche berkecepatan tinggi dengan sensitivitas tinggi banyak digunakan dalam komunikasi optoelektronik dan aplikasi LiDAR. Namun, fotodioda avalanche inframerah dekat (APD) yang saat ini didominasi oleh dioda avalanche breakdown Indium gallium arsenik (APD InGaAs) selalu dibatasi oleh derau ionisasi tumbukan acak dari material daerah pengganda tradisional, indium fosfida (InP) dan indium aluminium arsenik (InAlAs), yang mengakibatkan penurunan sensitivitas perangkat secara signifikan. Selama bertahun-tahun, banyak peneliti secara aktif mencari material semikonduktor baru yang kompatibel dengan proses platform optoelektronik InGaAs dan InP serta memiliki kinerja derau ionisasi impak ultra-rendah yang serupa dengan material silikon curah.
Detektor fotodioda longsor 1550 nm yang inovatif membantu pengembangan sistem LiDAR
Sebuah tim peneliti di Inggris dan Amerika Serikat untuk pertama kalinya berhasil mengembangkan fotodetektor APD 1550 nm sensitivitas ultra-tinggi baru (fotodetektor longsor), sebuah terobosan yang menjanjikan peningkatan signifikan kinerja sistem LiDAR dan aplikasi optoelektronik lainnya.
Material baru menawarkan keuntungan utama
Sorotan dari penelitian ini adalah penggunaan material yang inovatif. Para peneliti memilih GaAsSb sebagai lapisan penyerap dan AlGaAsSb sebagai lapisan pengganda. Desain ini berbeda dari InGaAs/InP tradisional dan memberikan keuntungan yang signifikan:
1. Lapisan penyerapan GaAsSb: GaAsSb memiliki koefisien penyerapan yang sama dengan InGaAs, dan transisi dari lapisan penyerapan GaAsSb ke AlGaAsSb (lapisan pengali) lebih mudah, mengurangi efek perangkap dan meningkatkan kecepatan dan efisiensi penyerapan perangkat.
2. Lapisan pengganda AlGaAsSb: Lapisan pengganda AlGaAsSb lebih unggul daripada lapisan pengganda InP dan InAlAs tradisional dalam hal kinerja. Hal ini terutama tercermin dalam penguatan tinggi pada suhu ruangan, bandwidth tinggi, dan noise berlebih yang sangat rendah.
Dengan indikator kinerja yang sangat baik
Yang baruFotodetektor APD(detektor fotodioda longsor) juga menawarkan peningkatan signifikan dalam metrik kinerja:
1. Penguatan ultra-tinggi: Penguatan ultra-tinggi sebesar 278 dicapai pada suhu ruangan, dan baru-baru ini Dr. Jin Xiao meningkatkan pengoptimalan struktur dan proses, dan penguatan maksimum ditingkatkan menjadi M=1212.
2. Kebisingan sangat rendah: menunjukkan kebisingan berlebih yang sangat rendah (F < 3, penguatan M = 70; F < 4, penguatan M = 100).
3. Efisiensi kuantum tinggi: pada penguatan maksimum, efisiensi kuantum mencapai 5935,3%. Stabilitas suhu yang kuat: sensitivitas kerusakan pada suhu rendah sekitar 11,83 mV/K.
Gambar 1 Kebisingan berlebih pada APDperangkat fotodetektordibandingkan dengan fotodetektor APD lainnya
Prospek aplikasi yang luas
APD baru ini memiliki implikasi penting bagi sistem liDAR dan aplikasi foton:
1. Rasio sinyal terhadap derau yang ditingkatkan: Karakteristik penguatan tinggi dan derau rendah secara signifikan meningkatkan rasio sinyal terhadap derau, yang sangat penting untuk aplikasi di lingkungan miskin foton, seperti pemantauan gas rumah kaca.
2. Kompatibilitas yang kuat: Fotodetektor APD baru (fotodetektor longsor) dirancang agar kompatibel dengan platform optoelektronik indium fosfida (InP) terkini, memastikan integrasi yang mulus dengan sistem komunikasi komersial yang ada.
3. Efisiensi operasional yang tinggi: Dapat beroperasi secara efisien pada suhu ruangan tanpa mekanisme pendinginan yang rumit, menyederhanakan penerapan dalam berbagai aplikasi praktis.
Pengembangan fotodetektor APD SACM 1550 nm (fotodetektor avalanche) baru ini merupakan terobosan besar di bidangnya. Fotodetektor ini mengatasi keterbatasan utama terkait derau berlebih dan produk bandwidth penguatan pada desain fotodetektor APD (fotodetektor avalanche) tradisional. Inovasi ini diharapkan dapat meningkatkan kemampuan sistem liDAR, terutama pada sistem liDAR tanpa awak, serta komunikasi ruang bebas.
Waktu posting: 13-Jan-2025