ਉੱਚ ਸੰਵੇਦਨਸ਼ੀਲਤਾ ਵਾਲੇ ਐਵਲੈੰਫਲੈਂਜ ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰਾਂ ਵਿੱਚ ਹਾਲੀਆ ਤਰੱਕੀਆਂ

ਵਿੱਚ ਹਾਲੀਆ ਤਰੱਕੀਆਂਉੱਚ ਸੰਵੇਦਨਸ਼ੀਲਤਾ ਵਾਲੇ ਐਵਲੈੰਫਲੈਂਜ ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ

ਕਮਰੇ ਦਾ ਤਾਪਮਾਨ ਉੱਚ ਸੰਵੇਦਨਸ਼ੀਲਤਾ 1550 nmਬਰਫ਼ਬਾਰੀ ਫੋਟੋਡਾਇਓਡ ਡਿਟੈਕਟਰ

ਨੇੜਲੇ ਇਨਫਰਾਰੈੱਡ (SWIR) ਬੈਂਡ ਵਿੱਚ, ਉੱਚ ਸੰਵੇਦਨਸ਼ੀਲਤਾ ਵਾਲੇ ਹਾਈ ਸਪੀਡ ਐਵਲੈੰਚਮੈਂਟ ਡਾਇਓਡ ਆਪਟੋਇਲੈਕਟ੍ਰਾਨਿਕ ਸੰਚਾਰ ਅਤੇ liDAR ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨਾਂ ਵਿੱਚ ਵਿਆਪਕ ਤੌਰ 'ਤੇ ਵਰਤੇ ਜਾਂਦੇ ਹਨ। ਹਾਲਾਂਕਿ, ਇੰਡੀਅਮ ਗੈਲੀਅਮ ਆਰਸੈਨਿਕ ਐਵਲੈੰਚ ਬ੍ਰੇਕਡਾਊਨ ਡਾਇਓਡ (InGaAs APD) ਦੁਆਰਾ ਪ੍ਰਭਾਵਿਤ ਮੌਜੂਦਾ ਨੇੜੇ-ਇਨਫਰਾਰੈੱਡ ਐਵਲੈੰਚ ਫੋਟੋਡੀਓਡ (APD) ਹਮੇਸ਼ਾ ਰਵਾਇਤੀ ਗੁਣਕ ਖੇਤਰ ਸਮੱਗਰੀ, ਇੰਡੀਅਮ ਫਾਸਫਾਈਡ (InP) ਅਤੇ ਇੰਡੀਅਮ ਐਲੂਮੀਨੀਅਮ ਆਰਸੈਨਿਕ (InAlAs) ਦੇ ਬੇਤਰਤੀਬ ਟੱਕਰ ਆਇਓਨਾਈਜ਼ੇਸ਼ਨ ਸ਼ੋਰ ਦੁਆਰਾ ਸੀਮਤ ਰਿਹਾ ਹੈ, ਜਿਸਦੇ ਨਤੀਜੇ ਵਜੋਂ ਡਿਵਾਈਸ ਦੀ ਸੰਵੇਦਨਸ਼ੀਲਤਾ ਵਿੱਚ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਕਮੀ ਆਈ ਹੈ। ਸਾਲਾਂ ਤੋਂ, ਬਹੁਤ ਸਾਰੇ ਖੋਜਕਰਤਾ ਸਰਗਰਮੀ ਨਾਲ ਨਵੇਂ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਸਮੱਗਰੀਆਂ ਦੀ ਭਾਲ ਕਰ ਰਹੇ ਹਨ ਜੋ InGaAs ਅਤੇ InP ਆਪਟੋਇਲੈਕਟ੍ਰਾਨਿਕ ਪਲੇਟਫਾਰਮ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆਵਾਂ ਦੇ ਅਨੁਕੂਲ ਹਨ ਅਤੇ ਬਲਕ ਸਿਲੀਕਾਨ ਸਮੱਗਰੀ ਦੇ ਸਮਾਨ ਅਤਿ-ਘੱਟ ਪ੍ਰਭਾਵ ਵਾਲੇ ਆਇਓਨਾਈਜ਼ੇਸ਼ਨ ਸ਼ੋਰ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ ਹਨ।

ਨਵੀਨਤਾਕਾਰੀ 1550 nm ਐਵਲੈੰਚ ਫੋਟੋਡੀਓਡ ਡਿਟੈਕਟਰ LiDAR ਸਿਸਟਮਾਂ ਦੇ ਵਿਕਾਸ ਵਿੱਚ ਸਹਾਇਤਾ ਕਰਦਾ ਹੈ

ਯੂਨਾਈਟਿਡ ਕਿੰਗਡਮ ਅਤੇ ਸੰਯੁਕਤ ਰਾਜ ਅਮਰੀਕਾ ਦੇ ਖੋਜਕਰਤਾਵਾਂ ਦੀ ਇੱਕ ਟੀਮ ਨੇ ਪਹਿਲੀ ਵਾਰ ਸਫਲਤਾਪੂਰਵਕ ਇੱਕ ਨਵਾਂ ਅਤਿ-ਉੱਚ ਸੰਵੇਦਨਸ਼ੀਲਤਾ 1550 nm APD ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ ਵਿਕਸਤ ਕੀਤਾ ਹੈ (ਐਵਲੈਂਡ ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ), ਇੱਕ ਸਫਲਤਾ ਜੋ LiDAR ਸਿਸਟਮਾਂ ਅਤੇ ਹੋਰ ਆਪਟੋਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨਿਕ ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨਾਂ ਦੇ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ ਵਿੱਚ ਬਹੁਤ ਸੁਧਾਰ ਕਰਨ ਦਾ ਵਾਅਦਾ ਕਰਦੀ ਹੈ।

ਨਵੀਂ ਸਮੱਗਰੀ ਮੁੱਖ ਫਾਇਦੇ ਪੇਸ਼ ਕਰਦੀ ਹੈ

ਇਸ ਖੋਜ ਦੀ ਮੁੱਖ ਗੱਲ ਸਮੱਗਰੀ ਦੀ ਨਵੀਨਤਾਕਾਰੀ ਵਰਤੋਂ ਹੈ। ਖੋਜਕਰਤਾਵਾਂ ਨੇ GaAsSb ਨੂੰ ਸੋਖਣ ਪਰਤ ਵਜੋਂ ਅਤੇ AlGaAsSb ਨੂੰ ਗੁਣਕ ਪਰਤ ਵਜੋਂ ਚੁਣਿਆ। ਇਹ ਡਿਜ਼ਾਈਨ ਰਵਾਇਤੀ InGaAs/InP ਤੋਂ ਵੱਖਰਾ ਹੈ ਅਤੇ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਫਾਇਦੇ ਲਿਆਉਂਦਾ ਹੈ:

1.GaAsSb ਸੋਖਣ ਪਰਤ: GaAsSb ਦਾ ਸੋਖਣ ਗੁਣਾਂਕ InGaAs ਦੇ ਸਮਾਨ ਹੈ, ਅਤੇ GaAsSb ਸੋਖਣ ਪਰਤ ਤੋਂ AlGaAsSb (ਗੁਣਕ ਪਰਤ) ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲੀ ਆਸਾਨ ਹੈ, ਜਿਸ ਨਾਲ ਟ੍ਰੈਪ ਪ੍ਰਭਾਵ ਘੱਟਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਡਿਵਾਈਸ ਦੀ ਗਤੀ ਅਤੇ ਸੋਖਣ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਵਿੱਚ ਸੁਧਾਰ ਹੁੰਦਾ ਹੈ।

2.AlGaAsSb ਮਲਟੀਪਲਾਇਰ ਲੇਅਰ: AlGaAsSb ਮਲਟੀਪਲਾਇਰ ਲੇਅਰ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ ਵਿੱਚ ਰਵਾਇਤੀ InP ਅਤੇ InAlAs ਮਲਟੀਪਲਾਇਰ ਲੇਅਰ ਨਾਲੋਂ ਉੱਤਮ ਹੈ। ਇਹ ਮੁੱਖ ਤੌਰ 'ਤੇ ਕਮਰੇ ਦੇ ਤਾਪਮਾਨ 'ਤੇ ਉੱਚ ਲਾਭ, ਉੱਚ ਬੈਂਡਵਿਡਥ ਅਤੇ ਅਤਿ-ਘੱਟ ਵਾਧੂ ਸ਼ੋਰ ਵਿੱਚ ਪ੍ਰਤੀਬਿੰਬਤ ਹੁੰਦਾ ਹੈ।

ਸ਼ਾਨਦਾਰ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ ਸੂਚਕਾਂ ਦੇ ਨਾਲ

ਨਵਾਂAPD ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ(ਅਵਲੈਂਚ ਫੋਟੋਡੀਓਡ ਡਿਟੈਕਟਰ) ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ ਮੈਟ੍ਰਿਕਸ ਵਿੱਚ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਸੁਧਾਰ ਵੀ ਪੇਸ਼ ਕਰਦਾ ਹੈ:

1. ਅਤਿ-ਉੱਚ ਲਾਭ: ਕਮਰੇ ਦੇ ਤਾਪਮਾਨ 'ਤੇ 278 ਦਾ ਅਤਿ-ਉੱਚ ਲਾਭ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਸੀ, ਅਤੇ ਹਾਲ ਹੀ ਵਿੱਚ ਡਾ. ਜਿਨ ਜ਼ਿਆਓ ਨੇ ਬਣਤਰ ਅਨੁਕੂਲਨ ਅਤੇ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਵਿੱਚ ਸੁਧਾਰ ਕੀਤਾ ਹੈ, ਅਤੇ ਵੱਧ ਤੋਂ ਵੱਧ ਲਾਭ M=1212 ਤੱਕ ਵਧਾ ਦਿੱਤਾ ਗਿਆ ਹੈ।

2. ਬਹੁਤ ਘੱਟ ਸ਼ੋਰ: ਬਹੁਤ ਘੱਟ ਵਾਧੂ ਸ਼ੋਰ ਦਿਖਾਉਂਦਾ ਹੈ (F < 3, ਲਾਭ M = 70; F<4, ਲਾਭ M=100)।

3. ਉੱਚ ਕੁਆਂਟਮ ਕੁਸ਼ਲਤਾ: ਵੱਧ ਤੋਂ ਵੱਧ ਲਾਭ ਦੇ ਅਧੀਨ, ਕੁਆਂਟਮ ਕੁਸ਼ਲਤਾ 5935.3% ਤੱਕ ਉੱਚੀ ਹੈ।ਮਜ਼ਬੂਤ ​​ਤਾਪਮਾਨ ਸਥਿਰਤਾ: ਘੱਟ ਤਾਪਮਾਨ 'ਤੇ ਟੁੱਟਣ ਦੀ ਸੰਵੇਦਨਸ਼ੀਲਤਾ ਲਗਭਗ 11.83 mV/K ਹੈ।

ਚਿੱਤਰ 1 APD ਦਾ ਵਾਧੂ ਸ਼ੋਰਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ ਡਿਵਾਈਸਾਂਦੂਜੇ APD ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ ਨਾਲ ਤੁਲਨਾ ਕੀਤੀ ਗਈ

ਵਿਆਪਕ ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨ ਸੰਭਾਵਨਾਵਾਂ

ਇਸ ਨਵੇਂ APD ਦੇ liDAR ਸਿਸਟਮਾਂ ਅਤੇ ਫੋਟੋਨ ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨਾਂ ਲਈ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਪ੍ਰਭਾਵ ਹਨ:

1. ਸਿਗਨਲ-ਤੋਂ-ਸ਼ੋਰ ਅਨੁਪਾਤ ਵਿੱਚ ਸੁਧਾਰ: ਉੱਚ ਲਾਭ ਅਤੇ ਘੱਟ ਸ਼ੋਰ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ ਸਿਗਨਲ-ਤੋਂ-ਸ਼ੋਰ ਅਨੁਪਾਤ ਵਿੱਚ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਸੁਧਾਰ ਕਰਦੀਆਂ ਹਨ, ਜੋ ਕਿ ਫੋਟੋਨ-ਗਰੀਬ ਵਾਤਾਵਰਣਾਂ, ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਗ੍ਰੀਨਹਾਊਸ ਗੈਸ ਨਿਗਰਾਨੀ, ਵਿੱਚ ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨਾਂ ਲਈ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਹੈ।

2. ਮਜ਼ਬੂਤ ​​ਅਨੁਕੂਲਤਾ: ਨਵਾਂ APD ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ (ਅਵਲੈਂਚ ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ) ਮੌਜੂਦਾ ਇੰਡੀਅਮ ਫਾਸਫਾਈਡ (InP) ਆਪਟੋਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨਿਕਸ ਪਲੇਟਫਾਰਮਾਂ ਦੇ ਅਨੁਕੂਲ ਹੋਣ ਲਈ ਤਿਆਰ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਹੈ, ਜੋ ਮੌਜੂਦਾ ਵਪਾਰਕ ਸੰਚਾਰ ਪ੍ਰਣਾਲੀਆਂ ਨਾਲ ਸਹਿਜ ਏਕੀਕਰਨ ਨੂੰ ਯਕੀਨੀ ਬਣਾਉਂਦਾ ਹੈ।

3. ਉੱਚ ਸੰਚਾਲਨ ਕੁਸ਼ਲਤਾ: ਇਹ ਗੁੰਝਲਦਾਰ ਕੂਲਿੰਗ ਵਿਧੀਆਂ ਤੋਂ ਬਿਨਾਂ ਕਮਰੇ ਦੇ ਤਾਪਮਾਨ 'ਤੇ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਨਾਲ ਕੰਮ ਕਰ ਸਕਦਾ ਹੈ, ਵੱਖ-ਵੱਖ ਵਿਹਾਰਕ ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨਾਂ ਵਿੱਚ ਤੈਨਾਤੀ ਨੂੰ ਸਰਲ ਬਣਾਉਂਦਾ ਹੈ।

ਇਸ ਨਵੇਂ 1550 nm SACM APD ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ (ਅਵਲੈਂਚ ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ) ਦਾ ਵਿਕਾਸ ਇਸ ਖੇਤਰ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਵੱਡੀ ਸਫਲਤਾ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ, ਰਵਾਇਤੀ APD ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ (ਅਵਲੈਂਚ ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ) ਡਿਜ਼ਾਈਨਾਂ ਵਿੱਚ ਵਾਧੂ ਸ਼ੋਰ ਅਤੇ ਲਾਭ ਬੈਂਡਵਿਡਥ ਉਤਪਾਦਾਂ ਨਾਲ ਜੁੜੀਆਂ ਮੁੱਖ ਸੀਮਾਵਾਂ ਨੂੰ ਸੰਬੋਧਿਤ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਨਵੀਨਤਾ ਤੋਂ liDAR ਪ੍ਰਣਾਲੀਆਂ, ਖਾਸ ਕਰਕੇ ਮਾਨਵ ਰਹਿਤ liDAR ਪ੍ਰਣਾਲੀਆਂ, ਅਤੇ ਨਾਲ ਹੀ ਖਾਲੀ-ਸਪੇਸ ਸੰਚਾਰਾਂ ਦੀਆਂ ਸਮਰੱਥਾਵਾਂ ਨੂੰ ਵਧਾਉਣ ਦੀ ਉਮੀਦ ਹੈ।