Kemajuan terkini dalamdetektor foto longsoran dengan sensitivitas tinggi
Sensitivitas tinggi pada suhu ruangan 1550 nmdetektor fotodioda longsoran
Pada pita inframerah dekat (SWIR), dioda longsoran berkecepatan tinggi dan sensitivitas tinggi banyak digunakan dalam komunikasi optoelektronik dan aplikasi LiDAR. Namun, fotodioda longsoran inframerah dekat (APD) saat ini yang didominasi oleh dioda kerusakan longsoran indium galium arsenik (InGaAs APD) selalu dibatasi oleh noise ionisasi tumbukan acak dari material daerah pengali 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 dan memiliki kinerja noise ionisasi tumbukan ultra-rendah yang mirip dengan material silikon curah.
Detektor fotodioda longsoran 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 ultra-sensitif baru (detektor foto longsoran salju), sebuah terobosan yang menjanjikan peningkatan kinerja yang signifikan pada sistem LiDAR dan aplikasi optoelektronik lainnya.
Material baru menawarkan keunggulan utama.
Hal yang menonjol dari penelitian ini adalah penggunaan material yang inovatif. Para peneliti memilih GaAsSb sebagai lapisan absorpsi dan AlGaAsSb sebagai lapisan pengganda. Desain ini berbeda dari InGaAs/InP tradisional dan memberikan keuntungan yang signifikan:
1. Lapisan absorpsi GaAsSb: GaAsSb memiliki koefisien absorpsi yang mirip dengan InGaAs, dan transisi dari lapisan absorpsi GaAsSb ke AlGaAsSb (lapisan pengali) lebih mudah, mengurangi efek jebakan dan meningkatkan kecepatan serta efisiensi absorpsi perangkat.
2. Lapisan pengali AlGaAsSb: Lapisan pengali AlGaAsSb lebih unggul dibandingkan lapisan pengali 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 longsoran) 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 optimasi struktur dan prosesnya, dan penguatan maksimum ditingkatkan menjadi M=1212.
2. Tingkat kebisingan sangat rendah: menunjukkan kebisingan berlebih yang sangat rendah (F < 3, gain M = 70; F<4, gain 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. Peningkatan rasio sinyal terhadap derau: Karakteristik penguatan tinggi dan derau rendah secara signifikan meningkatkan rasio sinyal terhadap derau, yang sangat penting untuk aplikasi di lingkungan dengan sedikit foton, seperti pemantauan gas rumah kaca.
2. Kompatibilitas yang kuat: Fotodetektor APD (fotodetektor longsoran) baru ini dirancang agar kompatibel dengan platform optoelektronik indium fosfida (InP) saat ini, memastikan integrasi yang mulus dengan sistem komunikasi komersial yang ada.
3. Efisiensi operasional tinggi: Dapat beroperasi secara efisien pada suhu ruangan tanpa mekanisme pendinginan yang kompleks, sehingga menyederhanakan penerapannya dalam berbagai aplikasi praktis.
Pengembangan fotodetektor APD SACM 1550 nm (fotodetektor longsoran) baru ini merupakan terobosan besar di bidangnya, mengatasi keterbatasan utama yang terkait dengan noise berlebih dan produk bandwidth gain pada desain fotodetektor APD (fotodetektor longsoran) tradisional. Inovasi ini diharapkan dapat meningkatkan kemampuan sistem liDAR, terutama pada sistem liDAR tanpa awak, serta komunikasi ruang bebas.
Waktu posting: 13 Januari 2025