Kemajuan terbaru dalamfotodetektor longsor sensitivitas tinggi
Sensitivitas tinggi suhu ruangan 1550 nmdetektor fotodioda longsor
Pada pita inframerah dekat (SWIR), dioda longsoran berkecepatan tinggi dengan sensitivitas tinggi digunakan secara luas dalam komunikasi optoelektronik dan aplikasi lidar. Akan tetapi, fotodioda longsoran inframerah dekat (APD) saat ini yang didominasi oleh dioda longsoran arsenik galium indium (APD InGaAs) selalu dibatasi oleh derau ionisasi tumbukan acak dari bahan daerah pengganda tradisional, indium fosfida (InP) dan indium aluminium arsenik (InAlAs), yang mengakibatkan pengurangan signifikan dalam sensitivitas perangkat. Selama bertahun-tahun, banyak peneliti secara aktif mencari bahan semikonduktor baru yang kompatibel dengan proses platform optoelektronik InGaAs dan InP dan memiliki kinerja derau ionisasi dampak sangat rendah yang mirip dengan bahan 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 pada kinerja sistem LiDAR dan aplikasi optoelektronik lainnya.
Material baru menawarkan keuntungan utama
Hal yang menonjol 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 mirip dengan InGaAs, dan transisi dari lapisan penyerapan GaAsSb ke AlGaAsSb (lapisan pengganda) lebih mudah, mengurangi efek perangkap dan meningkatkan kecepatan serta 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, lebar pita tinggi, dan kebisingan 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 dan proses struktur, 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 gain maksimum, efisiensi kuantum mencapai 5935,3%. Stabilitas suhu yang kuat: sensitivitas kerusakan pada suhu rendah sekitar 11,83 mV/K.
Gambar 1 Kelebihan kebisingan APDperangkat fotodetektordibandingkan dengan fotodetektor APD lainnya
Prospek aplikasi yang luas
APD baru ini memiliki implikasi penting untuk 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 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) saat ini, 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 longsor) baru ini merupakan terobosan besar di bidang ini, mengatasi keterbatasan utama yang terkait dengan kelebihan kebisingan dan produk lebar pita penguatan dalam desain fotodetektor APD (fotodetektor longsor) tradisional. Inovasi ini diharapkan dapat meningkatkan kemampuan sistem lidar, terutama dalam sistem lidar tanpa awak, serta komunikasi ruang bebas.
Waktu posting: 13-Jan-2025