Kemajuan terkini dalampengesan foto runtuhan salji yang bersensitiviti tinggi
Kepekaan tinggi suhu bilik 1550 nmpengesan fotodiod runtuhan salji
Dalam jalur inframerah dekat (SWIR), diod avalanche berkelajuan tinggi sensitiviti tinggi digunakan secara meluas dalam komunikasi optoelektronik dan aplikasi liDAR. Walau bagaimanapun, fotodiod avalanche (APD) berhampiran inframerah semasa yang didominasi oleh diod kerosakan avalanche arsenik Indium gallium (InGaAs APD) sentiasa dihadkan oleh hingar pengionan perlanggaran rawak bahan rantau pengganda tradisional, indium fosfida (InP) dan indium aluminium arsenik (InAlAs), mengakibatkan pengurangan ketara dalam sensitiviti peranti. Selama bertahun-tahun, ramai penyelidik sedang giat mencari bahan semikonduktor baharu yang serasi dengan proses platform optoelektronik InGaAs dan InP dan mempunyai prestasi hingar pengionan impak ultra rendah yang serupa dengan bahan silikon pukal.
Pengesan fotodiod runtuhan salji 1550 nm yang inovatif membantu pembangunan sistem LiDAR
Sekumpulan penyelidik di United Kingdom dan Amerika Syarikat buat pertama kalinya berjaya membangunkan fotodetektor APD 1550 nm kepekaan ultra tinggi yang baharu (pengesan foto runtuhan salji), satu kejayaan yang menjanjikan peningkatan prestasi sistem LiDAR dan aplikasi optoelektronik yang lain dengan ketara.
Bahan baharu menawarkan kelebihan utama
Kemuncak kajian ini ialah penggunaan bahan yang inovatif. Para penyelidik memilih GaAsSb sebagai lapisan penyerapan dan AlGaAsSb sebagai lapisan pengganda. Reka bentuk ini berbeza daripada InGaAs/InP tradisional dan membawa kelebihan yang ketara:
1. Lapisan penyerapan GaAsSb: GaAsSb mempunyai pekali penyerapan yang serupa dengan InGaAs, dan peralihan daripada lapisan penyerapan GaAsSb kepada AlGaAsSb (lapisan pengganda) adalah lebih mudah, sekali gus mengurangkan kesan perangkap dan meningkatkan kelajuan serta kecekapan penyerapan peranti.
2. Lapisan pengganda AlGaAsSb: Lapisan pengganda AlGaAsSb adalah lebih baik daripada lapisan pengganda InP dan InAlAs tradisional dari segi prestasi. Ia terutamanya dicerminkan dalam gandaan tinggi pada suhu bilik, lebar jalur yang tinggi dan hingar berlebihan yang sangat rendah.
Dengan petunjuk prestasi yang cemerlang
Yang baruPengesan foto APD(pengesan fotodiod avalanche) juga menawarkan penambahbaikan ketara dalam metrik prestasi:
1. Keuntungan ultra tinggi: Keuntungan ultra tinggi sebanyak 278 telah dicapai pada suhu bilik, dan baru-baru ini Dr. Jin Xiao telah menambah baik pengoptimuman dan proses struktur, dan keuntungan maksimum telah ditingkatkan kepada M=1212.
2. Bunyi yang sangat rendah: menunjukkan bunyi berlebihan yang sangat rendah (F < 3, gandaan M = 70; F<4, gandaan M=100).
3. Kecekapan kuantum yang tinggi: di bawah gandaan maksimum, kecekapan kuantum setinggi 5935.3%. Kestabilan suhu yang kuat: kepekaan kerosakan pada suhu rendah adalah kira-kira 11.83 mV/K.
Rajah 1 Bunyi APD yang berlebihanperanti fotodetektorberbanding dengan fotodetektor APD yang lain
Prospek aplikasi yang luas
APD baharu ini mempunyai implikasi penting untuk sistem liDAR dan aplikasi foton:
1. Nisbah isyarat-ke-hingar yang dipertingkatkan: Ciri-ciri gandaan yang tinggi dan hingar yang rendah meningkatkan nisbah isyarat-ke-hingar dengan ketara, yang penting untuk aplikasi dalam persekitaran miskin foton, seperti pemantauan gas rumah hijau.
2. Keserasian yang kuat: Pengesan foto APD (pengesan foto avalanche) baharu direka bentuk untuk serasi dengan platform optoelektronik indium fosfida (InP) semasa, memastikan penyepaduan yang lancar dengan sistem komunikasi komersial sedia ada.
3. Kecekapan operasi yang tinggi: Ia boleh beroperasi dengan cekap pada suhu bilik tanpa mekanisme penyejukan yang kompleks, memudahkan penggunaan dalam pelbagai aplikasi praktikal.
Pembangunan pengesan foto SACM APD 1550 nm (pengesan foto avalanche) baharu ini merupakan satu kejayaan besar dalam bidang ini. Ia menangani batasan utama yang berkaitan dengan produk hingar berlebihan dan lebar jalur gandaan dalam reka bentuk pengesan foto APD tradisional (pengesan foto avalanche). Inovasi ini dijangka dapat meningkatkan keupayaan sistem liDAR, terutamanya dalam sistem liDAR tanpa pemandu, serta komunikasi ruang bebas.
Masa siaran: 13 Jan-2025