ਬਰਫ਼ਬਾਰੀ ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ (ਏਪੀਡੀ ਫੋਟੋਡਿਟੇਕਟਰ) ਭਾਗ ਦੋ ਦਾ ਸਿਧਾਂਤ ਅਤੇ ਮੌਜੂਦਾ ਸਥਿਤੀ

ਦਾ ਸਿਧਾਂਤ ਅਤੇ ਮੌਜੂਦਾ ਸਥਿਤੀਬਰਫ਼ਬਾਰੀ ਫੋਟੋ ਡਿਟੈਕਟਰ (APD ਫੋਟੋ ਡਿਟੈਕਟਰ) ਭਾਗ ਦੋ

2.2 APD ਚਿੱਪ ਬਣਤਰ
ਵਾਜਬ ਚਿੱਪ ਢਾਂਚਾ ਉੱਚ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ ਵਾਲੇ ਯੰਤਰਾਂ ਦੀ ਬੁਨਿਆਦੀ ਗਾਰੰਟੀ ਹੈ। APD ਦਾ ਢਾਂਚਾਗਤ ਡਿਜ਼ਾਇਨ ਮੁੱਖ ਤੌਰ 'ਤੇ RC ਸਮਾਂ ਸਥਿਰ, ਹੈਟਰੋਜੰਕਸ਼ਨ 'ਤੇ ਮੋਰੀ ਕੈਪਚਰ, ਡਿਪਲੇਸ਼ਨ ਖੇਤਰ ਦੁਆਰਾ ਕੈਰੀਅਰ ਟ੍ਰਾਂਜਿਟ ਸਮਾਂ ਅਤੇ ਹੋਰਾਂ ਨੂੰ ਮੰਨਦਾ ਹੈ। ਇਸਦੇ ਢਾਂਚੇ ਦੇ ਵਿਕਾਸ ਦਾ ਸੰਖੇਪ ਹੇਠਾਂ ਦਿੱਤਾ ਗਿਆ ਹੈ:

(1) ਮੂਲ ਬਣਤਰ
ਸਭ ਤੋਂ ਸਰਲ APD ਢਾਂਚਾ PIN ਫੋਟੋਡਿਓਡ 'ਤੇ ਆਧਾਰਿਤ ਹੈ, P ਖੇਤਰ ਅਤੇ N ਖੇਤਰ ਬਹੁਤ ਜ਼ਿਆਦਾ ਡੋਪਡ ਹਨ, ਅਤੇ ਸੈਕੰਡਰੀ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਅਤੇ ਮੋਰੀ ਪੈਦਾ ਕਰਨ ਲਈ ਐਨ-ਟਾਈਪ ਜਾਂ ਪੀ-ਟਾਈਪ ਡਬਲ-ਰੀਪੇਲੈਂਟ ਖੇਤਰ ਨੂੰ ਨੇੜਲੇ P ਖੇਤਰ ਜਾਂ N ਖੇਤਰ ਵਿੱਚ ਪੇਸ਼ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਹੈ। ਜੋੜੇ, ਤਾਂ ਜੋ ਪ੍ਰਾਇਮਰੀ ਫੋਟੋਕਰੰਟ ਦੇ ਪ੍ਰਸਾਰ ਨੂੰ ਮਹਿਸੂਸ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕੇ। InP ਸੀਰੀਜ਼ ਸਮੱਗਰੀਆਂ ਲਈ, ਕਿਉਂਕਿ ਮੋਰੀ ਪ੍ਰਭਾਵ ਆਇਓਨਾਈਜ਼ੇਸ਼ਨ ਗੁਣਾਂਕ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਪ੍ਰਭਾਵ ਆਇਓਨਾਈਜ਼ੇਸ਼ਨ ਗੁਣਾਂਕ ਤੋਂ ਵੱਧ ਹੈ, ਐਨ-ਟਾਈਪ ਡੋਪਿੰਗ ਦਾ ਲਾਭ ਖੇਤਰ ਆਮ ਤੌਰ 'ਤੇ ਪੀ ਖੇਤਰ ਵਿੱਚ ਰੱਖਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਇੱਕ ਆਦਰਸ਼ ਸਥਿਤੀ ਵਿੱਚ, ਸਿਰਫ ਛੇਕ ਹੀ ਲਾਭ ਖੇਤਰ ਵਿੱਚ ਇੰਜੈਕਟ ਕੀਤੇ ਜਾਂਦੇ ਹਨ, ਇਸਲਈ ਇਸ ਬਣਤਰ ਨੂੰ ਹੋਲ-ਇੰਜੈਕਟਡ ਬਣਤਰ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।

(2) ਸਮਾਈ ਅਤੇ ਲਾਭ ਨੂੰ ਵੱਖ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਹੈ
InP (InP 1.35eV ਹੈ ਅਤੇ InGaAs 0.75eV ਹੈ) ਦੀਆਂ ਵਿਆਪਕ ਬੈਂਡ ਗੈਪ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ ਦੇ ਕਾਰਨ, InP ਨੂੰ ਆਮ ਤੌਰ 'ਤੇ ਲਾਭ ਜ਼ੋਨ ਸਮੱਗਰੀ ਅਤੇ InGaAs ਨੂੰ ਸਮਾਈ ਜ਼ੋਨ ਸਮੱਗਰੀ ਵਜੋਂ ਵਰਤਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।

(3) ਸਮਾਈ, ਗਰੇਡੀਐਂਟ ਅਤੇ ਲਾਭ (SAGM) ਢਾਂਚੇ ਕ੍ਰਮਵਾਰ ਪ੍ਰਸਤਾਵਿਤ ਹਨ
ਵਰਤਮਾਨ ਵਿੱਚ, ਜ਼ਿਆਦਾਤਰ ਵਪਾਰਕ APD ਯੰਤਰ InP/InGaAs ਸਮੱਗਰੀ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਦੇ ਹਨ, InGaAs ਨੂੰ ਸੋਖਣ ਪਰਤ ਦੇ ਤੌਰ 'ਤੇ, InP ਨੂੰ ਉੱਚ ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਫੀਲਡ (>5x105V/cm) ਦੇ ਹੇਠਾਂ ਬਿਨਾਂ ਟੁੱਟਣ ਦੇ, ਇੱਕ ਲਾਭ ਜ਼ੋਨ ਸਮੱਗਰੀ ਵਜੋਂ ਵਰਤਿਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਸਮੱਗਰੀ ਲਈ, ਇਸ ਏਪੀਡੀ ਦਾ ਡਿਜ਼ਾਈਨ ਇਹ ਹੈ ਕਿ ਐਨ-ਟਾਈਪ ਇਨਪੀ ਵਿੱਚ ਛੇਕ ਦੇ ਟਕਰਾਉਣ ਦੁਆਰਾ ਬਰਫਬਾਰੀ ਦੀ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਬਣਦੀ ਹੈ। InP ਅਤੇ InGaAs ਵਿਚਕਾਰ ਬੈਂਡ ਗੈਪ ਵਿੱਚ ਵੱਡੇ ਅੰਤਰ ਨੂੰ ਧਿਆਨ ਵਿੱਚ ਰੱਖਦੇ ਹੋਏ, ਵੈਲੈਂਸ ਬੈਂਡ ਵਿੱਚ ਲਗਭਗ 0.4eV ਦਾ ਊਰਜਾ ਪੱਧਰ ਦਾ ਅੰਤਰ InGaAs ਸਮਾਈ ਲੇਅਰ ਵਿੱਚ ਪੈਦਾ ਹੋਏ ਛੇਕਾਂ ਨੂੰ InP ਗੁਣਕ ਪਰਤ ਤੱਕ ਪਹੁੰਚਣ ਤੋਂ ਪਹਿਲਾਂ ਹੀਟਰੋਜੰਕਸ਼ਨ ਕਿਨਾਰੇ 'ਤੇ ਰੁਕਾਵਟ ਬਣਾਉਂਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਗਤੀ ਬਹੁਤ ਜ਼ਿਆਦਾ ਹੈ। ਘਟਾਇਆ ਗਿਆ ਹੈ, ਨਤੀਜੇ ਵਜੋਂ ਇਸ APD ਦੀ ਲੰਮੀ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਸਮਾਂ ਅਤੇ ਤੰਗ ਬੈਂਡਵਿਡਥ। ਇਸ ਸਮੱਸਿਆ ਨੂੰ ਦੋ ਸਮੱਗਰੀਆਂ ਵਿਚਕਾਰ ਇੱਕ InGaAsP ਪਰਿਵਰਤਨ ਪਰਤ ਜੋੜ ਕੇ ਹੱਲ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ।

(4) ਸੋਖਣ, ਗਰੇਡੀਐਂਟ, ਚਾਰਜ ਅਤੇ ਲਾਭ (SAGCM) ਢਾਂਚੇ ਕ੍ਰਮਵਾਰ ਪ੍ਰਸਤਾਵਿਤ ਹਨ
ਸੋਖਣ ਪਰਤ ਅਤੇ ਲਾਭ ਪਰਤ ਦੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਫੀਲਡ ਡਿਸਟ੍ਰੀਬਿਊਸ਼ਨ ਨੂੰ ਹੋਰ ਵਿਵਸਥਿਤ ਕਰਨ ਲਈ, ਚਾਰਜ ਲੇਅਰ ਨੂੰ ਡਿਵਾਈਸ ਡਿਜ਼ਾਈਨ ਵਿੱਚ ਪੇਸ਼ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਹੈ, ਜੋ ਡਿਵਾਈਸ ਦੀ ਗਤੀ ਅਤੇ ਜਵਾਬਦੇਹੀ ਵਿੱਚ ਬਹੁਤ ਸੁਧਾਰ ਕਰਦਾ ਹੈ।

(5) ਰੈਜ਼ੋਨੇਟਰ ਐਨਹਾਂਸਡ (RCE) SAGCM ਬਣਤਰ
ਰਵਾਇਤੀ ਡਿਟੈਕਟਰਾਂ ਦੇ ਉਪਰੋਕਤ ਅਨੁਕੂਲ ਡਿਜ਼ਾਈਨ ਵਿੱਚ, ਸਾਨੂੰ ਇਸ ਤੱਥ ਦਾ ਸਾਹਮਣਾ ਕਰਨਾ ਚਾਹੀਦਾ ਹੈ ਕਿ ਸਮਾਈ ਪਰਤ ਦੀ ਮੋਟਾਈ ਡਿਵਾਈਸ ਦੀ ਗਤੀ ਅਤੇ ਕੁਆਂਟਮ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਲਈ ਇੱਕ ਵਿਰੋਧੀ ਕਾਰਕ ਹੈ। ਜਜ਼ਬ ਕਰਨ ਵਾਲੀ ਪਰਤ ਦੀ ਪਤਲੀ ਮੋਟਾਈ ਕੈਰੀਅਰ ਦੇ ਆਵਾਜਾਈ ਦੇ ਸਮੇਂ ਨੂੰ ਘਟਾ ਸਕਦੀ ਹੈ, ਇਸ ਲਈ ਇੱਕ ਵੱਡੀ ਬੈਂਡਵਿਡਥ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕੀਤੀ ਜਾ ਸਕਦੀ ਹੈ। ਹਾਲਾਂਕਿ, ਉਸੇ ਸਮੇਂ, ਉੱਚ ਕੁਆਂਟਮ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਨ ਲਈ, ਸਮਾਈ ਪਰਤ ਦੀ ਕਾਫ਼ੀ ਮੋਟਾਈ ਹੋਣੀ ਚਾਹੀਦੀ ਹੈ। ਇਸ ਸਮੱਸਿਆ ਦਾ ਹੱਲ ਰੈਜ਼ੋਨੈਂਟ ਕੈਵਿਟੀ (ਆਰ.ਸੀ.ਈ.) ਬਣਤਰ ਹੋ ਸਕਦਾ ਹੈ, ਯਾਨੀ ਡਿਸਟ੍ਰੀਬਿਊਟਿਡ ਬ੍ਰੈਗ ਰਿਫਲੈਕਟਰ (ਡੀ.ਬੀ.ਆਰ.) ਡਿਵਾਈਸ ਦੇ ਹੇਠਾਂ ਅਤੇ ਸਿਖਰ 'ਤੇ ਤਿਆਰ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਹੈ। ਡੀਬੀਆਰ ਸ਼ੀਸ਼ੇ ਵਿੱਚ ਦੋ ਕਿਸਮ ਦੀਆਂ ਸਮੱਗਰੀਆਂ ਹੁੰਦੀਆਂ ਹਨ ਜਿਨ੍ਹਾਂ ਵਿੱਚ ਘੱਟ ਰਿਫ੍ਰੈਕਟਿਵ ਇੰਡੈਕਸ ਅਤੇ ਉੱਚ ਰਿਫ੍ਰੈਕਟਿਵ ਸੂਚਕਾਂਕ ਬਣਤਰ ਵਿੱਚ ਹੁੰਦੇ ਹਨ, ਅਤੇ ਦੋਵੇਂ ਵਾਰੀ-ਵਾਰੀ ਵਧਦੇ ਹਨ, ਅਤੇ ਹਰੇਕ ਪਰਤ ਦੀ ਮੋਟਾਈ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਵਿੱਚ ਘਟਨਾ ਪ੍ਰਕਾਸ਼ ਤਰੰਗ-ਲੰਬਾਈ 1/4 ਨੂੰ ਪੂਰਾ ਕਰਦੀ ਹੈ। ਡਿਟੈਕਟਰ ਦੀ ਗੂੰਜਣ ਵਾਲੀ ਬਣਤਰ ਗਤੀ ਦੀਆਂ ਲੋੜਾਂ ਨੂੰ ਪੂਰਾ ਕਰ ਸਕਦੀ ਹੈ, ਸਮਾਈ ਪਰਤ ਦੀ ਮੋਟਾਈ ਨੂੰ ਬਹੁਤ ਪਤਲਾ ਬਣਾਇਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ, ਅਤੇ ਕਈ ਪ੍ਰਤੀਬਿੰਬਾਂ ਤੋਂ ਬਾਅਦ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਦੀ ਕੁਆਂਟਮ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਵਧ ਜਾਂਦੀ ਹੈ।

(6) ਕਿਨਾਰੇ-ਕਪਲਡ ਵੇਵਗਾਈਡ ਬਣਤਰ (WG-APD)
ਯੰਤਰ ਦੀ ਗਤੀ ਅਤੇ ਕੁਆਂਟਮ ਕੁਸ਼ਲਤਾ 'ਤੇ ਸਮਾਈ ਲੇਅਰ ਮੋਟਾਈ ਦੇ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਪ੍ਰਭਾਵਾਂ ਦੇ ਵਿਰੋਧਾਭਾਸ ਨੂੰ ਹੱਲ ਕਰਨ ਲਈ ਇਕ ਹੋਰ ਹੱਲ ਹੈ ਕਿਨਾਰੇ-ਕਪਲਡ ਵੇਵਗਾਈਡ ਬਣਤਰ ਨੂੰ ਪੇਸ਼ ਕਰਨਾ। ਇਹ ਢਾਂਚਾ ਪਾਸੇ ਤੋਂ ਰੋਸ਼ਨੀ ਵਿੱਚ ਦਾਖਲ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਕਿਉਂਕਿ ਸਮਾਈ ਪਰਤ ਬਹੁਤ ਲੰਮੀ ਹੁੰਦੀ ਹੈ, ਉੱਚ ਕੁਆਂਟਮ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਨਾ ਆਸਾਨ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਅਤੇ ਉਸੇ ਸਮੇਂ, ਕੈਰੀਅਰ ਟ੍ਰਾਂਜਿਟ ਸਮੇਂ ਨੂੰ ਘਟਾਉਂਦੇ ਹੋਏ, ਸਮਾਈ ਪਰਤ ਨੂੰ ਬਹੁਤ ਪਤਲਾ ਬਣਾਇਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਲਈ, ਇਹ ਢਾਂਚਾ ਸਮਾਈ ਪਰਤ ਦੀ ਮੋਟਾਈ 'ਤੇ ਬੈਂਡਵਿਡਥ ਅਤੇ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਦੀ ਵੱਖਰੀ ਨਿਰਭਰਤਾ ਨੂੰ ਹੱਲ ਕਰਦਾ ਹੈ, ਅਤੇ ਉੱਚ ਦਰ ਅਤੇ ਉੱਚ ਕੁਆਂਟਮ ਕੁਸ਼ਲਤਾ APD ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਨ ਦੀ ਉਮੀਦ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। WG-APD ਦੀ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ RCE APD ਦੇ ਮੁਕਾਬਲੇ ਸਰਲ ਹੈ, ਜੋ ਕਿ DBR ਮਿਰਰ ਦੀ ਗੁੰਝਲਦਾਰ ਤਿਆਰੀ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਨੂੰ ਖਤਮ ਕਰਦੀ ਹੈ। ਇਸ ਲਈ, ਇਹ ਵਿਹਾਰਕ ਖੇਤਰ ਵਿੱਚ ਵਧੇਰੇ ਵਿਵਹਾਰਕ ਹੈ ਅਤੇ ਆਮ ਪਲੇਨ ਆਪਟੀਕਲ ਕੁਨੈਕਸ਼ਨ ਲਈ ਢੁਕਵਾਂ ਹੈ।

3. ਸਿੱਟਾ
ਬਰਫ਼ਬਾਰੀ ਦਾ ਵਿਕਾਸਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰਸਮੱਗਰੀ ਅਤੇ ਉਪਕਰਨਾਂ ਦੀ ਸਮੀਖਿਆ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। InP ਸਮੱਗਰੀਆਂ ਦੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਅਤੇ ਹੋਲ ਟਕਰਾਅ ionization ਦਰਾਂ InAlAs ਦੇ ਨੇੜੇ ਹਨ, ਜੋ ਕਿ ਦੋ ਕੈਰੀਅਰ ਪ੍ਰਤੀਕਾਂ ਦੀ ਦੋਹਰੀ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਵੱਲ ਖੜਦੀ ਹੈ, ਜਿਸ ਨਾਲ ਬਰਫ਼ਬਾਰੀ ਦੇ ਨਿਰਮਾਣ ਦਾ ਸਮਾਂ ਲੰਬਾ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਰੌਲਾ ਵਧਦਾ ਹੈ। ਸ਼ੁੱਧ InAlAs ਸਮੱਗਰੀਆਂ ਦੀ ਤੁਲਨਾ ਵਿੱਚ, InGaAs (P) /InAlAs ਅਤੇ In (Al) GaAs/InAlAs ਕੁਆਂਟਮ ਵੇਲ ਬਣਤਰਾਂ ਵਿੱਚ ਟਕਰਾਅ ਆਇਓਨਾਈਜ਼ੇਸ਼ਨ ਗੁਣਾਂਕ ਦਾ ਇੱਕ ਵਧਿਆ ਹੋਇਆ ਅਨੁਪਾਤ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਇਸਲਈ ਸ਼ੋਰ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ ਨੂੰ ਬਹੁਤ ਬਦਲਿਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਬਣਤਰ ਦੇ ਸੰਦਰਭ ਵਿੱਚ, ਰੈਜ਼ੋਨੇਟਰ ਐਨਹਾਂਸਡ (RCE) SAGCM ਬਣਤਰ ਅਤੇ ਕਿਨਾਰੇ-ਕਪਲਡ ਵੇਵਗਾਈਡ ਬਣਤਰ (WG-APD) ਨੂੰ ਡਿਵਾਈਸ ਦੀ ਗਤੀ ਅਤੇ ਕੁਆਂਟਮ ਕੁਸ਼ਲਤਾ 'ਤੇ ਸਮਾਈ ਪਰਤ ਮੋਟਾਈ ਦੇ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਪ੍ਰਭਾਵਾਂ ਦੇ ਵਿਰੋਧਾਭਾਸ ਨੂੰ ਹੱਲ ਕਰਨ ਲਈ ਵਿਕਸਤ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਹੈ। ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਦੀ ਗੁੰਝਲਦਾਰਤਾ ਦੇ ਕਾਰਨ, ਇਹਨਾਂ ਦੋਵਾਂ ਬਣਤਰਾਂ ਦੀ ਪੂਰੀ ਵਿਹਾਰਕ ਵਰਤੋਂ ਨੂੰ ਹੋਰ ਖੋਜਣ ਦੀ ਲੋੜ ਹੈ।