要約：Avalanche Photodetectorの基本構造と作業原則（APD光検出器）導入され、デバイス構造の進化プロセスが分析され、現在の研究状況が要約され、APDの将来の開発が前向きに研究されています。
1。はじめに
光検出器は、光信号を電気信号に変換するデバイスです。で半導体光検出器、入射光子に励起された光生成キャリアは、印加されたバイアス電圧の下で外部回路に入り、測定可能な光電流を形成します。最大応答性であっても、PINフォトダイオードは、せいぜい電子ホールペアのペアのペアのみを生成できます。これは、内部ゲインのないデバイスです。応答性を高めるために、雪崩フォトダイオード（APD）を使用できます。光電流に対するAPDの増幅効果は、イオン化衝突効果に基づいています。特定の条件下では、加速された電子と穴が格子と衝突するのに十分なエネルギーを得て、新しい電子ホールペアの新しいペアを生成することができます。このプロセスは連鎖反応であるため、光吸収によって生成される電子穴ペアのペアは、多数の電子穴ペアを生成し、大きな二次光電流を形成することができます。したがって、APDには高い応答性と内部ゲインがあり、デバイスの信号対雑音比が改善されます。 APDは、主に、受信した光学電力に関する他の制限を伴う長距離またはより小さな光ファイバー通信システムで使用されます。現在、多くの光学装置の専門家はAPDの見通しについて非常に楽観的であり、関連分野の国際的な競争力を高めるためにAPDの研究が必要であると考えています。
2。技術開発雪崩光検出器（APD PhototeTector）
2.1材料
（1）SIフォトセクター
SIマテリアルテクノロジーは、マイクロエレクトロニクスの分野で広く使用されている成熟した技術ですが、光学通信の分野で一般的に受け入れられる波長範囲1.31mmおよび1.55mmのデバイスの準備には適していません。
（2）GE
GE APDのスペクトル応答は、光ファイバー伝達における低損失と低分散の要件に適していますが、準備プロセスには大きな困難があります。さらに、GEの電子および穴イオン化速度比は（）1に近いため、高性能APDデバイスを準備することは困難です。
（3）IN0.53GA0.47AS/INP
APDおよびINPの光吸収層としてIN0.53GA0.47ASを乗数層として選択するための効果的な方法です。 IN0.53GA0.47AS材料の吸収ピークは1.65mm、1.31mm、1.55mm波長は約104cm-1高吸収係数であり、現在の光検出器の吸収層に好ましい材料です。
（4）INGAAS PhototeTector/で光検出器
INGAASPを光吸収層として選択し、INPを乗数層として選択することにより、応答波長が1-1.4mm、高量子効率、低い電流、雪崩ゲインの高いAPDを準備できます。異なる合金コンポーネントを選択することにより、特定の波長に最適なパフォーマンスが達成されます。
（5）Ingaas/Inalas
IN0.52AL0.48AS材料には、バンドギャップ（1.47EV）があり、1.55mmの波長範囲で吸収されません。純粋な電子注入の条件下では、薄い0.52AL0.48ASエピタキシャル層がINPよりもINPよりも優れたゲイン特性を得ることができるという証拠があります。
（6）ingaas/ingaas（p）/inalas and ingaas/in（al）gaas/inalas
材料の影響イオン化速度は、APDの性能に影響を与える重要な要因です。結果は、乗数層の衝突イオン化速度を改善できることを示しています。INGAAS（P） /INALASおよび（AL）GAAS /INALAS超格子構造を導入することができます。超格子構造を使用することにより、バンドエンジニアリングは、伝導帯と価のバンド値の間の非対称バンドエッジの不連続性を人為的に制御し、伝導帯域の不連続性が価数バンドの不連続性（ΔEC>>ΔEV）よりもはるかに大きいことを確認できます。インガアスバルク材料と比較して、インガアス/イナラス量子井戸電子イオン化速度（a）が大幅に増加し、電子と穴は余分なエネルギーを獲得します。 ΔEc>>ΔEVにより、電子によって得られるエネルギーは、穴イオン化速度への穴エネルギーの寄与よりもはるかに多く増加することが予想されます（b）。穴イオン化速度に対する電子イオン化速度の比率（k）が増加します。したがって、超格子構造を適用することにより、高ゲインバンド幅製品（GBW）および低ノイズ性能を取得できます。ただし、K値を増加させる可能性のあるこのINGAAS/INALAS Quantum Well Structure APDは、光学受信機に適用することが困難です。これは、最大応答性に影響する乗数因子が、乗数ノイズではなく、暗い電流によって制限されるためです。この構造では、暗い電流は主に、狭い帯域ギャップを備えたインガアスウェル層のトンネリング効果によって引き起こされるため、量子井戸構造のウェル層としてのインガアスの代わりに、インガスプやイナルガスなどの広帯層の四級合金の導入が暗い電流を抑制することができます。
投稿時間：11月13日 - 2023年