Сүүлийн үеийн дэвшилөндөр мэдрэмжтэй нуранги фото илрүүлэгч
Өрөөний температур өндөр мэдрэмжтэй 1550 нмнуранги фотодиод илрүүлэгч
Ойрын хэт улаан туяаны (SWIR) зурваст өндөр мэдрэмжтэй өндөр хурдны нуранги диодыг оптоэлектроник холбоо болон liDAR програмуудад өргөн ашигладаг. Гэсэн хэдий ч индиум галлийн хүнцэл нуранги нуралтын диод (InGaAs APD) давамгайлж буй одоогийн ойрын хэт улаан туяаны нуранги фотодиод (APD) нь уламжлалт үржүүлэгч бүсийн материалууд, индий фосфид (InP) болон индий хөнгөн цагааны ялгаруулалтыг үүсгэдэг санамсаргүй мөргөлдөөний иончлолын дуу чимээгээр үргэлж хязгаарлагддаг. төхөөрөмжийн мэдрэмж. Олон жилийн туршид олон судлаачид InGaAs болон InP оптоэлектроник платформын процесст нийцсэн, цахиурын материалтай төстэй хэт бага нөлөөллийн иончлолын дуу чимээний гүйцэтгэлтэй шинэ хагас дамжуулагч материалыг идэвхтэй хайж байна.
Шинэлэг 1550 нм нуранги фотодиод мэдрэгч нь LiDAR системийг хөгжүүлэхэд тусалдаг.
Их Британи болон АНУ-ын судлаачдын баг анх удаа шинэ хэт өндөр мэдрэмжтэй 1550 нм APD фото илрүүлэгчийг амжилттай бүтээжээ.нуранги фото илрүүлэгч), LiDAR систем болон бусад оптоэлектроник хэрэглээний гүйцэтгэлийг ихээхэн сайжруулах амлалт өгсөн нээлт юм.
Шинэ материалууд нь гол давуу талыг өгдөг
Энэхүү судалгааны гол онцлог нь материалын шинэлэг хэрэглээ юм. Судлаачид шингээлтийн давхарга болгон GaAsSb, үржүүлэгч давхарга болгон AlGaAsSb-ийг сонгосон. Энэхүү загвар нь уламжлалт InGaAs/InP-ээс ялгаатай бөгөөд ихээхэн давуу талтай:
1.GaAsSb шингээлтийн давхарга: GaAsSb нь InGaAs-тай ижил шингээлтийн коэффициенттэй бөгөөд GaAsSb шингээлтийн давхаргаас AlGaAsSb (үржүүлэгч давхарга) руу шилжих нь илүү хялбар бөгөөд трап эффектийг бууруулж, төхөөрөмжийн хурд болон шингээлтийн үр ашгийг дээшлүүлдэг.
2.AlGaAsSb үржүүлэгч давхарга: AlGaAsSb үржүүлэгч давхарга нь гүйцэтгэлийн хувьд уламжлалт InP болон InAlAs үржүүлэгч давхаргаас давуу юм. Энэ нь голчлон өрөөний температурт өндөр ашиг, өндөр зурвасын өргөн, хэт бага илүүдэл дуу чимээгээр илэрдэг.
Маш сайн гүйцэтгэлийн үзүүлэлтүүдтэй
ШинэAPD фото илрүүлэгч(цасны нуранги фотодиод илрүүлэгч) нь гүйцэтгэлийн хэмжүүрүүдэд мэдэгдэхүйц сайжруулалтыг санал болгодог:
1. Хэт өндөр ашиг: Өрөөний температурт 278-ын хэт өндөр өсөлт гарсан бөгөөд саяхан доктор Жин Шиао бүтцийн оновчлол, процессыг сайжруулж, хамгийн их ашиг нь M=1212 болж нэмэгдсэн.
2. Маш бага дуу чимээ: хэт бага дуу чимээг харуулдаг (F < 3, олз M = 70; F<4, M=100).
3. Өндөр квантын үр ашиг: хамгийн их өсөлтийн дор квантын үр ашиг нь 5935.3% хүртэл өндөр байна. Хүчтэй температурын тогтвортой байдал: бага температурт эвдрэлийн мэдрэмж 11.83 мВ/К орчим байна.
Зураг 1 APD-ийн хэт их дуу чимээфотодетектор төхөөрөмжбусад APD фотодетектортой харьцуулахад
Өргөн хэрэглээний хэтийн төлөв
Энэхүү шинэ APD нь liDAR систем болон фотоны хэрэглээнд чухал ач холбогдолтой:
1. Сигнал-дуу чимээний харьцаа сайжирсан: Өндөр ашиг ба дуу чимээ багатай шинж чанарууд нь хүлэмжийн хийн хяналт гэх мэт фотон багатай орчинд хэрэглэхэд чухал ач холбогдолтой дохио-дуу чимээний харьцааг эрс сайжруулдаг.
2. Хүчтэй нийцтэй байдал: Шинэ APD фото илрүүлэгч (цасны нуранги илрүүлэгч) нь одоогийн индий фосфидын (InP) оптоэлектроникийн платформуудтай нийцтэй байхаар бүтээгдсэн бөгөөд одоо байгаа арилжааны холбооны системүүдтэй саадгүй нэгдмэл байдлыг хангадаг.
3. Ашиглалтын өндөр үр ашиг: Энэ нь хөргөлтийн нарийн төвөгтэй механизмгүйгээр өрөөний температурт үр дүнтэй ажиллах боломжтой бөгөөд янз бүрийн практик хэрэглээнд байрлуулах ажлыг хялбаршуулдаг.
Энэхүү шинэ 1550 нм SACM APD фото илрүүлэгчийг (цасны нуранги илрүүлэгч) хөгжүүлснээр уламжлалт APD фото илрүүлэгч (цасны нуранги фото илрүүлэгч) загвар дахь илүүдэл дуу чимээ, дамжуулах зурвасын өргөнтэй холбоотой гол хязгаарлалттай холбоотой гол хязгаарлалтуудыг шийдэж өгсөн. Энэхүү шинэчлэл нь liDAR системүүдийн чадавхийг нэмэгдүүлэх, ялангуяа нисгэгчгүй liDAR системүүд, түүнчлэн чөлөөт орон зайн харилцаа холбоог нэмэгдүүлэх төлөвтэй байна.
Шуудангийн цаг: 2025 оны 1-р сарын 13-ны хооронд