Сүүлийн үеийн дэвшилөндөр мэдрэгшилтэй цасан нурангийн фотодетекторууд
Өрөөний температурын өндөр мэдрэмжит байдал 1550 нмцасан нурангийн фотодиод илрүүлэгч
Ойрын хэт улаан туяаны (SWIR) зурваст өндөр мэдрэмжтэй өндөр хурдтай нуранги диодуудыг оптоэлектроник холбоо болон liDAR хэрэглээнд өргөн ашигладаг. Гэсэн хэдий ч Индий галлий хүнцлийн нуранги задралын диод (InGaAs APD) давамгайлсан одоогийн ойрын хэт улаан туяаны нуранги фотодиод (APD) нь уламжлалт үржүүлэгч бүсийн материал болох индий фосфид (InP) болон индий хөнгөн цагаан хүнцэл (InAlAs)-ийн санамсаргүй мөргөлдөөний иончлолын шуугианаар үргэлж хязгаарлагдмал байсан бөгөөд энэ нь төхөөрөмжийн мэдрэмжийг мэдэгдэхүйц бууруулсан. Олон жилийн турш олон судлаачид InGaAs болон InP оптоэлектроник платформ процессуудтай нийцтэй, их хэмжээний цахиурын материалтай төстэй хэт бага нөлөөллийн иончлолын шуугианы гүйцэтгэлтэй шинэ хагас дамжуулагч материалыг идэвхтэй хайж байна.
1550 нм-ийн шинэлэг цасан нуранги фотодиод илрүүлэгч нь LiDAR системийг хөгжүүлэхэд тусалдаг
Их Британи болон АНУ-ын судлаачдын баг анх удаа хэт өндөр мэдрэмжтэй 1550 нм APD фотодетекторыг амжилттай боловсруулсан (цасан нурангийн фотодетектор), LiDAR систем болон бусад оптоэлектроник програмуудын гүйцэтгэлийг эрс сайжруулах амлалт өгсөн нээлт юм.
Шинэ материалууд нь гол давуу талуудыг санал болгодог
Энэхүү судалгааны онцлох үйл явдал нь материалыг шинэлэг байдлаар ашиглах явдал юм. Судлаачид GaAsSb-г шингээлтийн давхарга, AlGaAsSb-г үржүүлэгч давхарга болгон сонгосон. Энэхүү загвар нь уламжлалт InGaAs/InP-ээс ялгаатай бөгөөд дараах давуу талуудыг авчирдаг:
1.GaAsSb шингээлтийн давхарга: GaAsSb нь InGaAs-тай төстэй шингээлтийн коэффициенттэй бөгөөд GaAsSb шингээлтийн давхаргаас AlGaAsSb (үржүүлэгч давхарга) руу шилжих нь илүү хялбар бөгөөд хавхны нөлөөг бууруулж, төхөөрөмжийн хурд болон шингээлтийн үр ашгийг сайжруулдаг.
2.AlGaAsSb үржүүлэгч давхарга: AlGaAsSb үржүүлэгч давхарга нь уламжлалт InP болон InAlAs үржүүлэгч давхаргаас гүйцэтгэлийн хувьд илүү давуу юм. Энэ нь голчлон өрөөний температурт өндөр ашиг, өндөр зурвасын өргөн, хэт бага илүүдэл дуу чимээнд тусгагдсан байдаг.
Маш сайн гүйцэтгэлийн үзүүлэлтүүдтэй
ШинэAPD фотодетектор(цасан нурангийн фотодиод илрүүлэгч) нь гүйцэтгэлийн үзүүлэлтүүдэд мэдэгдэхүйц сайжруулалт санал болгодог:
1. Хэт өндөр ашиг: Өрөөний температурт 278 гэсэн хэт өндөр ашиг олж авсан бөгөөд саяхан доктор Жин Сяо бүтцийн оновчлол болон үйл явцыг сайжруулж, хамгийн их ашиг M=1212 хүртэл нэмэгдсэн.
2. Маш бага дуу чимээ: маш бага илүүдэл дуу чимээг харуулна (F < 3, олшруулалт M = 70; F<4, олшруулалт M=100).
3. Өндөр квант үр ашиг: хамгийн их ашиг тусын үед квант үр ашиг нь 5935.3% хүртэл өндөр. Температурын тогтвортой байдал: бага температурт эвдрэлийн мэдрэмж нь ойролцоогоор 11.83 мВ/К байна.
Зураг 1 APD-ийн хэт их чимээфото илрүүлэгч төхөөрөмжүүдбусад APD фотодетектортой харьцуулахад
Өргөн хэрэглээний хэтийн төлөв
Энэхүү шинэ APD нь liDAR систем болон фотоны хэрэглээнд чухал ач холбогдолтой юм.
1. Дохио-шуугианы харьцааг сайжруулсан: Өндөр олшруулалт болон бага дуу чимээний шинж чанарууд нь дохио-шуугианы харьцааг мэдэгдэхүйц сайжруулдаг бөгөөд энэ нь хүлэмжийн хийн хяналт гэх мэт фотон багатай орчинд хэрэглэхэд чухал ач холбогдолтой юм.
2. Хүчтэй нийцтэй байдал: Шинэ APD фотодетектор (цасан нуралтын фотодетектор) нь одоогийн индий фосфидын (InP) оптоэлектроникийн платформуудтай нийцтэй байхаар бүтээгдсэн бөгөөд одоо байгаа арилжааны холбооны системүүдтэй жигд интеграцчилалыг баталгаажуулдаг.
3. Үйл ажиллагааны өндөр үр ашиг: Энэ нь нарийн төвөгтэй хөргөлтийн механизмгүйгээр өрөөний температурт үр ашигтай ажиллах боломжтой бөгөөд янз бүрийн практик хэрэглээнд байршуулалтыг хялбаршуулдаг.
Энэхүү шинэ 1550 нм SACM APD фотодетектор (цасан нурангийн фотодетектор)-ийг боловсруулсан нь энэ салбарт томоохон нээлт болж байгаа бөгөөд уламжлалт APD фотодетектор (цасан нурангийн фотодетектор)-ын загварт илүүдэл дуу чимээ болон олшруулах зурвасын өргөний бүтээгдэхүүнтэй холбоотой гол хязгаарлалтуудыг шийдвэрлэж байна. Энэхүү шинэчлэл нь liDAR системүүдийн, ялангуяа хүнгүй liDAR системүүдийн чадавхийг, мөн чөлөөт орон зайн харилцаа холбоог нэмэгдүүлнэ гэж үзэж байна.
Нийтэлсэн цаг: 2025 оны 1-р сарын 13