ਐਵਲੈੰਫਲੈਂਜ ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ (ਏਪੀਡੀ ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ) ਭਾਗ ਦੋ ਦਾ ਸਿਧਾਂਤ ਅਤੇ ਮੌਜੂਦਾ ਸਥਿਤੀ

ਦੇ ਸਿਧਾਂਤ ਅਤੇ ਮੌਜੂਦਾ ਸਥਿਤੀਐਵਲੈਂਡ ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ (APD ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ) ਭਾਗ ਦੋ

2.2 APD ਚਿੱਪ ਬਣਤਰ
ਵਾਜਬ ਚਿੱਪ ਬਣਤਰ ਉੱਚ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ ਵਾਲੇ ਯੰਤਰਾਂ ਦੀ ਮੁੱਢਲੀ ਗਰੰਟੀ ਹੈ। APD ਦਾ ਢਾਂਚਾਗਤ ਡਿਜ਼ਾਈਨ ਮੁੱਖ ਤੌਰ 'ਤੇ RC ਸਮਾਂ ਸਥਿਰ, ਹੇਟਰੋਜੰਕਸ਼ਨ 'ਤੇ ਛੇਕ ਕੈਪਚਰ, ਡਿਪਲੇਸ਼ਨ ਖੇਤਰ ਰਾਹੀਂ ਕੈਰੀਅਰ ਟ੍ਰਾਂਜਿਟ ਸਮਾਂ ਅਤੇ ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ ਦੇ ਹੋਰ ਮੁੱਦਿਆਂ 'ਤੇ ਵਿਚਾਰ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਇਸਦੀ ਬਣਤਰ ਦੇ ਵਿਕਾਸ ਦਾ ਸਾਰ ਹੇਠਾਂ ਦਿੱਤਾ ਗਿਆ ਹੈ:

(1) ਮੁੱਢਲੀ ਬਣਤਰ
ਸਭ ਤੋਂ ਸਰਲ APD ਢਾਂਚਾ PIN ਫੋਟੋਡਾਇਓਡ 'ਤੇ ਅਧਾਰਤ ਹੈ, P ਖੇਤਰ ਅਤੇ N ਖੇਤਰ ਬਹੁਤ ਜ਼ਿਆਦਾ ਡੋਪ ਕੀਤੇ ਜਾਂਦੇ ਹਨ, ਅਤੇ N-ਟਾਈਪ ਜਾਂ P-ਟਾਈਪ ਡਬਲੀ-ਰਿਪੈਲੈਂਟ ਖੇਤਰ ਨੂੰ ਨਾਲ ਲੱਗਦੇ P ਖੇਤਰ ਜਾਂ N ਖੇਤਰ ਵਿੱਚ ਸੈਕੰਡਰੀ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਅਤੇ ਹੋਲ ਜੋੜੇ ਪੈਦਾ ਕਰਨ ਲਈ ਪੇਸ਼ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਜੋ ਪ੍ਰਾਇਮਰੀ ਫੋਟੋਕਰੰਟ ਦੇ ਐਂਪਲੀਫਿਕੇਸ਼ਨ ਨੂੰ ਮਹਿਸੂਸ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕੇ। InP ਲੜੀ ਦੀਆਂ ਸਮੱਗਰੀਆਂ ਲਈ, ਕਿਉਂਕਿ ਹੋਲ ਪ੍ਰਭਾਵ ਆਇਓਨਾਈਜ਼ੇਸ਼ਨ ਗੁਣਾਂਕ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਪ੍ਰਭਾਵ ਆਇਓਨਾਈਜ਼ੇਸ਼ਨ ਗੁਣਾਂਕ ਤੋਂ ਵੱਡਾ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, N-ਟਾਈਪ ਡੋਪਿੰਗ ਦਾ ਲਾਭ ਖੇਤਰ ਆਮ ਤੌਰ 'ਤੇ P ਖੇਤਰ ਵਿੱਚ ਰੱਖਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਇੱਕ ਆਦਰਸ਼ ਸਥਿਤੀ ਵਿੱਚ, ਸਿਰਫ ਛੇਕ ਲਾਭ ਖੇਤਰ ਵਿੱਚ ਟੀਕੇ ਲਗਾਏ ਜਾਂਦੇ ਹਨ, ਇਸ ਲਈ ਇਸ ਢਾਂਚੇ ਨੂੰ ਇੱਕ ਛੇਕ-ਇੰਜੈਕਟਡ ਬਣਤਰ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।

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

(3) ਸੋਖਣ, ਗਰੇਡੀਐਂਟ ਅਤੇ ਲਾਭ (SAGM) ਬਣਤਰ ਕ੍ਰਮਵਾਰ ਪ੍ਰਸਤਾਵਿਤ ਹਨ
ਵਰਤਮਾਨ ਵਿੱਚ, ਜ਼ਿਆਦਾਤਰ ਵਪਾਰਕ APD ਯੰਤਰ InP/InGaAs ਸਮੱਗਰੀ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਦੇ ਹਨ, InGaAs ਨੂੰ ਸੋਖਣ ਪਰਤ ਵਜੋਂ, 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 APD ਦਾ ਡਿਜ਼ਾਈਨ ਇਹ ਹੈ ਕਿ N-ਟਾਈਪ InP ਵਿੱਚ ਛੇਕਾਂ ਦੇ ਟਕਰਾਅ ਦੁਆਰਾ ਬਰਫ਼ਬਾਰੀ 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 ਅੰਤਰ InGaAs ਸੋਖਣ ਪਰਤ ਵਿੱਚ ਪੈਦਾ ਹੋਏ ਛੇਕਾਂ ਨੂੰ InP ਗੁਣਕ ਪਰਤ ਤੱਕ ਪਹੁੰਚਣ ਤੋਂ ਪਹਿਲਾਂ ਹੀਟਰੋਜੰਕਸ਼ਨ ਕਿਨਾਰੇ 'ਤੇ ਰੋਕਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਗਤੀ ਬਹੁਤ ਘੱਟ ਜਾਂਦੀ ਹੈ, ਨਤੀਜੇ ਵਜੋਂ ਇਸ APD ਦੀ ਲੰਮੀ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਸਮਾਂ ਅਤੇ ਤੰਗ ਬੈਂਡਵਿਡਥ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਇਸ ਸਮੱਸਿਆ ਨੂੰ ਦੋ ਸਮੱਗਰੀਆਂ ਦੇ ਵਿਚਕਾਰ ਇੱਕ InGaAsP ਪਰਿਵਰਤਨ ਪਰਤ ਜੋੜ ਕੇ ਹੱਲ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ।

(4) ਸੋਖਣ, ਗਰੇਡੀਐਂਟ, ਚਾਰਜ ਅਤੇ ਲਾਭ (SAGCM) ਬਣਤਰ ਕ੍ਰਮਵਾਰ ਪ੍ਰਸਤਾਵਿਤ ਹਨ
ਸੋਖਣ ਪਰਤ ਅਤੇ ਲਾਭ ਪਰਤ ਦੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਫੀਲਡ ਵੰਡ ਨੂੰ ਹੋਰ ਅਨੁਕੂਲ ਕਰਨ ਲਈ, ਚਾਰਜ ਪਰਤ ਨੂੰ ਡਿਵਾਈਸ ਡਿਜ਼ਾਈਨ ਵਿੱਚ ਪੇਸ਼ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਜੋ ਡਿਵਾਈਸ ਦੀ ਗਤੀ ਅਤੇ ਜਵਾਬਦੇਹੀ ਵਿੱਚ ਬਹੁਤ ਸੁਧਾਰ ਕਰਦਾ ਹੈ।

(5) ਰੈਜ਼ੋਨੇਟਰ ਐਨਹਾਂਸਡ (RCE) SAGCM ਢਾਂਚਾ
ਰਵਾਇਤੀ ਡਿਟੈਕਟਰਾਂ ਦੇ ਉਪਰੋਕਤ ਅਨੁਕੂਲ ਡਿਜ਼ਾਈਨ ਵਿੱਚ, ਸਾਨੂੰ ਇਸ ਤੱਥ ਦਾ ਸਾਹਮਣਾ ਕਰਨਾ ਪਵੇਗਾ ਕਿ ਸੋਖਣ ਪਰਤ ਦੀ ਮੋਟਾਈ ਡਿਵਾਈਸ ਦੀ ਗਤੀ ਅਤੇ ਕੁਆਂਟਮ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਲਈ ਇੱਕ ਵਿਰੋਧੀ ਕਾਰਕ ਹੈ। ਸੋਖਣ ਵਾਲੀ ਪਰਤ ਦੀ ਪਤਲੀ ਮੋਟਾਈ ਕੈਰੀਅਰ ਟ੍ਰਾਂਜਿਟ ਸਮੇਂ ਨੂੰ ਘਟਾ ਸਕਦੀ ਹੈ, ਇਸ ਲਈ ਇੱਕ ਵੱਡੀ ਬੈਂਡਵਿਡਥ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕੀਤੀ ਜਾ ਸਕਦੀ ਹੈ। ਹਾਲਾਂਕਿ, ਉਸੇ ਸਮੇਂ, ਉੱਚ ਕੁਆਂਟਮ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਨ ਲਈ, ਸੋਖਣ ਪਰਤ ਦੀ ਕਾਫ਼ੀ ਮੋਟਾਈ ਹੋਣੀ ਚਾਹੀਦੀ ਹੈ। ਇਸ ਸਮੱਸਿਆ ਦਾ ਹੱਲ ਰੈਜ਼ੋਨੈਂਟ ਕੈਵਿਟੀ (RCE) ਬਣਤਰ ਹੋ ਸਕਦੀ ਹੈ, ਯਾਨੀ ਕਿ, ਡਿਸਟ੍ਰੀਬਿਊਟਡ ਬ੍ਰੈਗ ਰਿਫਲੈਕਟਰ (DBR) ਡਿਵਾਈਸ ਦੇ ਹੇਠਾਂ ਅਤੇ ਸਿਖਰ 'ਤੇ ਡਿਜ਼ਾਈਨ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਹੈ। DBR ਸ਼ੀਸ਼ੇ ਵਿੱਚ ਦੋ ਕਿਸਮਾਂ ਦੀਆਂ ਸਮੱਗਰੀਆਂ ਹੁੰਦੀਆਂ ਹਨ ਜਿਨ੍ਹਾਂ ਵਿੱਚ ਘੱਟ ਰਿਫ੍ਰੈਕਟਿਵ ਇੰਡੈਕਸ ਅਤੇ ਬਣਤਰ ਵਿੱਚ ਉੱਚ ਰਿਫ੍ਰੈਕਟਿਵ ਇੰਡੈਕਸ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਅਤੇ ਦੋਵੇਂ ਵਿਕਲਪਿਕ ਤੌਰ 'ਤੇ ਵਧਦੇ ਹਨ, ਅਤੇ ਹਰੇਕ ਪਰਤ ਦੀ ਮੋਟਾਈ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਵਿੱਚ ਘਟਨਾ ਪ੍ਰਕਾਸ਼ ਤਰੰਗ-ਲੰਬਾਈ 1/4 ਨੂੰ ਪੂਰਾ ਕਰਦੀ ਹੈ। ਡਿਟੈਕਟਰ ਦੀ ਰੈਜ਼ੋਨੇਟ ਬਣਤਰ ਗਤੀ ਦੀਆਂ ਜ਼ਰੂਰਤਾਂ ਨੂੰ ਪੂਰਾ ਕਰ ਸਕਦੀ ਹੈ, ਸੋਖਣ ਪਰਤ ਦੀ ਮੋਟਾਈ ਨੂੰ ਬਹੁਤ ਪਤਲਾ ਬਣਾਇਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ, ਅਤੇ ਕਈ ਪ੍ਰਤੀਬਿੰਬਾਂ ਤੋਂ ਬਾਅਦ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਦੀ ਕੁਆਂਟਮ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਵਧਾਈ ਜਾਂਦੀ ਹੈ।

(6) ਐਜ-ਕਪਲਡ ਵੇਵਗਾਈਡ ਬਣਤਰ (WG-APD)
ਡਿਵਾਈਸ ਸਪੀਡ ਅਤੇ ਕੁਆਂਟਮ ਕੁਸ਼ਲਤਾ 'ਤੇ ਸੋਖਣ ਪਰਤ ਦੀ ਮੋਟਾਈ ਦੇ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਪ੍ਰਭਾਵਾਂ ਦੇ ਵਿਰੋਧਾਭਾਸ ਨੂੰ ਹੱਲ ਕਰਨ ਦਾ ਇੱਕ ਹੋਰ ਹੱਲ ਹੈ ਕਿਨਾਰੇ-ਜੋੜੇ ਹੋਏ ਵੇਵਗਾਈਡ ਢਾਂਚੇ ਨੂੰ ਪੇਸ਼ ਕਰਨਾ। ਇਹ ਢਾਂਚਾ ਪਾਸੇ ਤੋਂ ਰੌਸ਼ਨੀ ਵਿੱਚ ਦਾਖਲ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਕਿਉਂਕਿ ਸੋਖਣ ਪਰਤ ਬਹੁਤ ਲੰਬੀ ਹੈ, ਇਸ ਲਈ ਉੱਚ ਕੁਆਂਟਮ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਨਾ ਆਸਾਨ ਹੈ, ਅਤੇ ਉਸੇ ਸਮੇਂ, ਸੋਖਣ ਪਰਤ ਨੂੰ ਬਹੁਤ ਪਤਲਾ ਬਣਾਇਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ, ਜਿਸ ਨਾਲ ਕੈਰੀਅਰ ਟ੍ਰਾਂਜਿਟ ਸਮਾਂ ਘਟਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਲਈ, ਇਹ ਢਾਂਚਾ ਸੋਖਣ ਪਰਤ ਦੀ ਮੋਟਾਈ 'ਤੇ ਬੈਂਡਵਿਡਥ ਅਤੇ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਦੀ ਵੱਖ-ਵੱਖ 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 ਨਾਲੋਂ ਸਰਲ ਹੈ, ਜੋ DBR ਸ਼ੀਸ਼ੇ ਦੀ ਗੁੰਝਲਦਾਰ ਤਿਆਰੀ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਨੂੰ ਖਤਮ ਕਰਦੀ ਹੈ। ਇਸ ਲਈ, ਇਹ ਵਿਹਾਰਕ ਖੇਤਰ ਵਿੱਚ ਵਧੇਰੇ ਵਿਵਹਾਰਕ ਹੈ ਅਤੇ ਆਮ ਜਹਾਜ਼ ਆਪਟੀਕਲ ਕਨੈਕਸ਼ਨ ਲਈ ਢੁਕਵਾਂ ਹੈ।

3. ਸਿੱਟਾ
ਬਰਫ਼ਬਾਰੀ ਦਾ ਵਿਕਾਸਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰਸਮੱਗਰੀ ਅਤੇ ਯੰਤਰਾਂ ਦੀ ਸਮੀਖਿਆ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। InP ਸਮੱਗਰੀਆਂ ਦੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਅਤੇ ਹੋਲ ਟੱਕਰ ਆਇਓਨਾਈਜ਼ੇਸ਼ਨ ਦਰਾਂ InAlAs ਦੇ ਨੇੜੇ ਹਨ, ਜਿਸ ਨਾਲ ਦੋ ਕੈਰੀਅਰ ਸਿੰਬੀਅਨਾਂ ਦੀ ਦੋਹਰੀ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਹੁੰਦੀ ਹੈ, ਜਿਸ ਨਾਲ ਬਰਫ਼ਬਾਰੀ ਦਾ ਨਿਰਮਾਣ ਸਮਾਂ ਲੰਬਾ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਸ਼ੋਰ ਵਧਦਾ ਹੈ। ਸ਼ੁੱਧ InAlAs ਸਮੱਗਰੀਆਂ ਦੇ ਮੁਕਾਬਲੇ, InGaAs (P) /InAlAs ਅਤੇ In (Al) GaAs/InAlAs ਕੁਆਂਟਮ ਵੈੱਲ ਬਣਤਰਾਂ ਵਿੱਚ ਟੱਕਰ ਆਇਓਨਾਈਜ਼ੇਸ਼ਨ ਗੁਣਾਂਕ ਦਾ ਵਧਿਆ ਹੋਇਆ ਅਨੁਪਾਤ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਇਸ ਲਈ ਸ਼ੋਰ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ ਨੂੰ ਬਹੁਤ ਬਦਲਿਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਬਣਤਰ ਦੇ ਰੂਪ ਵਿੱਚ, ਡਿਵਾਈਸ ਦੀ ਗਤੀ ਅਤੇ ਕੁਆਂਟਮ ਕੁਸ਼ਲਤਾ 'ਤੇ ਸੋਖਣ ਪਰਤ ਮੋਟਾਈ ਦੇ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਪ੍ਰਭਾਵਾਂ ਦੇ ਵਿਰੋਧਾਭਾਸ ਨੂੰ ਹੱਲ ਕਰਨ ਲਈ ਰੈਜ਼ੋਨੇਟਰ ਐਨਹਾਂਸਡ (RCE) SAGCM ਬਣਤਰ ਅਤੇ ਕਿਨਾਰੇ-ਜੋੜੇ ਵੇਵਗਾਈਡ ਬਣਤਰ (WG-APD) ਵਿਕਸਤ ਕੀਤੇ ਗਏ ਹਨ। ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਦੀ ਗੁੰਝਲਤਾ ਦੇ ਕਾਰਨ, ਇਹਨਾਂ ਦੋ ਢਾਂਚਿਆਂ ਦੇ ਪੂਰੇ ਵਿਹਾਰਕ ਉਪਯੋਗ ਦੀ ਹੋਰ ਖੋਜ ਕਰਨ ਦੀ ਲੋੜ ਹੈ।