최근의 발전고감도 애벌랜치 광검출기
실온 고감도 1550nm애벌랜치 광전 다이오드 검출기
근적외선(SWIR) 대역에서 고감도 고속 애벌랜치 다이오드는 광전자 통신 및 LiDAR 응용 분야에 널리 사용됩니다. 그러나 인듐갈륨비소 애벌랜치 항복 다이오드(InGaAs APD)가 주도하는 현재 근적외선 애벌랜치 포토다이오드(APD)는 기존 증배관 영역 물질인 인듐인화물(InP)과 인듐알루미늄비소(InAlAs)의 무작위 충돌 이온화 잡음에 의해 항상 제한되어 왔으며, 이는 소자의 감도를 크게 저하시켰습니다. 수년에 걸쳐 많은 연구자들은 InGaAs 및 InP 광전자 플랫폼 공정과 호환되고 벌크 실리콘 물질과 유사한 초저충격 이온화 잡음 성능을 가진 새로운 반도체 물질을 적극적으로 찾고 있습니다.
혁신적인 1550nm 애벌랜치 포토다이오드 검출기는 LiDAR 시스템 개발에 도움이 됩니다.
영국과 미국의 연구진은 최초로 새로운 초고감도 1550nm APD 광검출기를 성공적으로 개발했습니다.눈사태 광검출기), LiDAR 시스템 및 기타 광전자 응용 분야의 성능을 크게 향상시킬 것을 약속하는 획기적인 기술입니다.
새로운 소재는 주요 이점을 제공합니다
이 연구의 핵심은 혁신적인 재료 활용입니다. 연구진은 GaAsSb를 흡수층으로, AlGaAsSb를 증배층으로 선택했습니다. 이러한 설계는 기존 InGaAs/InP와는 차별화되며, 다음과 같은 상당한 이점을 제공합니다.
1.GaAsSb 흡수층: GaAsSb는 InGaAs와 유사한 흡수계수를 가지고 있으며, GaAsSb 흡수층에서 AlGaAsSb(증배층)로의 전이가 더 쉬워 트랩 효과가 감소하고 소자의 속도와 흡수 효율이 향상됩니다.
2. AlGaAsSb 증배층: AlGaAsSb 증배층은 기존 InP 및 InAlAs 증배층보다 성능이 우수합니다. 이는 주로 상온에서 높은 이득, 높은 대역폭, 그리고 매우 낮은 과잉 잡음을 나타냅니다.
우수한 성과 지표를 갖춘
새로운APD 광검출기(애벌랜치 포토다이오드 검출기)는 또한 성능 측정 항목에서도 상당한 개선을 제공합니다.
1. 초고이득: 278의 초고이득은 실온에서 달성되었으며, 최근 진샤오 박사는 구조 최적화 및 공정을 개선하여 최대이득을 M=1212로 높였습니다.
2. 매우 낮은 노이즈: 매우 낮은 초과 노이즈를 보여줍니다(F < 3, 이득 M = 70; F<4, 이득 M=100).
3. 높은 양자 효율: 최대 이득에서 양자 효율은 최대 5935.3%에 달합니다. 뛰어난 온도 안정성: 저온에서의 절연 파괴 감도는 약 11.83 mV/K입니다.
그림 1 APD의 과잉 노이즈광검출기 장치다른 APD 광검출기와 비교
폭넓은 적용 가능성
이 새로운 APD는 liDAR 시스템과 광자 응용 분야에 중요한 의미를 갖습니다.
1. 향상된 신호 대 잡음비: 높은 이득과 낮은 잡음 특성은 신호 대 잡음비를 크게 개선하는데, 이는 온실 가스 모니터링과 같이 광자가 부족한 환경에서의 응용 분야에 매우 중요합니다.
2. 강력한 호환성: 새로운 APD 광검출기(애벌랜치 광검출기)는 현재의 인듐 인화물(InP) 광전자 플랫폼과 호환되도록 설계되어 기존 상용 통신 시스템과의 원활한 통합을 보장합니다.
3. 높은 작동 효율성: 복잡한 냉각 메커니즘 없이도 실온에서 효율적으로 작동할 수 있어 다양한 실제 응용 분야에서의 배포가 간소화됩니다.
이 새로운 1550nm SACM APD 광검출기(애벌랜치 광검출기)의 개발은 해당 분야의 획기적인 진전을 의미하며, 기존 APD 광검출기(애벌랜치 광검출기) 설계의 과도한 잡음 및 이득 대역폭 곱과 관련된 주요 한계점을 해결합니다. 이 혁신은 특히 무인 LiDAR 시스템뿐만 아니라 자유 공간 통신 분야에서 LiDAR 시스템의 성능을 향상시킬 것으로 기대됩니다.
게시 시간: 2025년 1월 13일