超晶格雪崩光电二极管

已经提出了几种可以提高载流子离化率比的超晶格雪崩光电管:量子阱雪崩光电管、台阶型雪崩光电管和掺杂量子阱雪崩光电管。这几种器件都主要是利用异质界面带隙突变导致的电子离化几率相对于空穴离化几率的显著增大,从而可以获得低的雪崩噪声和高的增益—带宽乘积。本文概述了这几种器件的结构、工作原理以及结构参量对器件性能的影响。     

具有超晶格雪崩区的电子倍增型雪崩光电二极管

基于碰撞离化理论研究设计了In0.53 Ga0.47 As/In0.52 Al0.48As电子倍增超晶格结构雪崩光电二极管,使用MOCVD外延得到实验片,经过工艺流片后进行封装测试.测试结果显示,具有超晶格雪崩区的电子倍增型APD器件,其暗电流可以控制在纳安级,光电流增益达到140,证明具有超晶格雪崩区的电子倍增型雪崩光电二极管具有很好的光电探测性能.     

超晶格雪崩光电二极管

报道了超晶格雪崩光电二极管的工作原理,结构,特性及其制造工艺。     

超晶格雪崩光电二极管

报道了超晶格雪崩光电二极管的工作原理、结构、特性及其制造工艺。     

10Gb／s光通信系统用高速超晶格雪崩二极管

介绍了载流子倍增层采用超晶格雪崩光电二极管（ＡＰＤ）的原理，分析了影响ＡＰＤ特性的离化机理。说明了利用超晶格异质界面大的导带不连续性是增大离化率比从而改善噪声、响应速度等特性的有效途径。最后介绍了超晶格ＡＰＤ的最新进展。     

10Gb／s光通信系统用高速超晶格雪崩二极管

介绍了载流子倍增层采用超晶格雪崩光电二极管（ＡＰＤ）的原理，分析了影响ＡＰＤ特性的离化机理。说明了利用超晶格异质界面大的导带不连续性是增大离化率比从而改善噪声、响应速度等特性的有效途径。最后介绍了超晶格ＡＰＤ的最新进展。     

长波长高速雪崩光电二极管的理论研究

本文以现有的理论研究和实验研究的结果为依据,提出了长波长高速及超高速雪崩光电二极管(APD)的两设计原则:一是在雪崩管内建立合理的电场强度分布;二是尽可能减少电寄生。这是得到高速或超高速响应、高量子效率以及低噪声性能的根本途径。     

可作光子计数的雪崩光电二极管

对于光电倍增管不适用的高灵敏度弱光探测应用，存在一种固体替代器件，即雪崩光电二极管。这种器件在半导体内产生光电倍增，而光电倍增管在真空中产生电子倍增。雪崩光电二极管具有与半导体技术有关的微型化优点。由于这种器件能对单光子计数和探测很短时间间隔，它们已在光雷达、测距仪探测器和超灵敏光谱学方面找到日益增长的应用。另外，雪崩光电二极管在光纤通讯方面正与PIN光电二极管相竞争。雪崩光电二极管如何工作与任何光电二极管，样，雪崩光电二极管中由两类半导体组成的p-n结只允许电流在一个方向流动。光电二极管由一个掺有…     

雪崩光电二极管对空激光测距接收机

根据雪崩光电二极管最佳应用理论设计出一种新的激光测距接收机,其特有的雪崩管工作电压建立方式,使它能在很宽的温度范围内工作,具有极强的背景辐射环境适应性,已成功地用于对空激光测距。     

The HgCdTe electron avalanche photodiode

Electron injection avalanche photodiodes in short-wave infrared (SWIR) to long-wave infrared (LWIR) HgCdTe show gain and excess noise properties indicative of a single ionizing carrier gain process. The result is an electron avalanche photodiode (EAPD) with “ideal” APD characteristics including near noiseless gain. This paper reports results obtained on long-, mid-, and short-wave cutoff infrared Hg_1−xCd_xTe EAPDs (10 μm, 5 μm, and 2.2 μm) that use a cylindrical “p-around-n” front side illuminated n+/n-/p geometry that favors electron injection into the gain region. These devices are characterized by a uniform, exponential, gain voltage characteristic that is consistent with a hole-to-electron ionization coefficient ratio, k=α_h/α_e, of zero. Gains of greater than 1,000 have been measured in MWIR EAPDS without any sign of avalanche breakdown. Excess noise measurements on midwave infrared (MWIR) and SWIR EAPDs show a gain independent excess noise factor at high gains that has a limiting value less than 2. At 77 K, 4.3-μm cutoff devices show excess noise factors of close to unity out to gains of 1,000. A noise equivalent input of 7.5 photons at a 10-ns pulsed signal gain of 964 measured on an MWIR APD at 77 K provides an indication of the capability of this new device. The excess noise factor at room temperature on SWIR EAPDs, while still consistent with the k=0 operation, approaches a gain independent limiting value of just under 2 because of electron-phonon interactions expected at room temperature. The k=0 operation is explained by the band structure of the HgCdTe. Monte Carlo modeling based on the band structure and scattering models for HgCdTe predict the measured gain and excess noise behavior.     

室内可见光通信APD 探测电路的设计与实现

室内可见光无线通信技术是随着白光LED 照明技术的发展而兴起的无线光通信技术。在分析目前的可见光通信技术基础上,针对室内可见光通信系统的应用需求,设计了雪崩光电二极管(APD)探测电路组件。首先阐述了APD 探测电路的工作原理,其次详细设计并分析了系统各组成部分的电路结构及其功能,最后对所设计的用于室内可见光通信接收子系统的探测组件进行了相关实验测试。实验结果表明:设计有效可行,APD 探测电路具有增益高、带宽宽、温控可靠、稳定性好等优点,对室内可见光通信系统有很好的应用价值,为室内可见光通信系统进一步研究提供依据。     

4H-SiC 雪崩光电探测器中倍增层参数的优化模拟

应用ATLAS模拟软件,设计了吸收层和倍增层分离的（SAM）4H-SiC 雪崩光电探测器（APD）结构。分析了不同外延层厚度和掺杂浓度对器件光谱响应的影响,对倍增层参数进行优化模拟,得出倍增层的最优化厚度为0.26μm,掺杂浓度为9.0×1017cm^-3。模拟分析了APD的反向IV特性、光增益、不同偏压下的光谱响应和探测率等,结果显示该APD在较低的击穿电压66.4V下可获得较高的倍增因子105;在0V偏压下峰值响应波长（250nm）处的响应度为0.11A/W,相应的量子效率为58%;临近击穿电压时,紫外可见比仍可达1.5×103;其归一化探测率最大可达1.5×1016cmHz ^1/2 W^-1。结果显示该APD具有较好的紫外探测性能。     

采用制冷型雪崩管激光测距接收电路设计

为进一步提高机载光电探测设备的激光测距能力,设计了基于制冷型雪崩管探测器激光接收电路。根据制冷型雪崩管探测器的特性,控制输出最佳的TEC制冷功率,降低探测器工作温度,使探测器稳定工作在最佳状态,从而减小探测器噪声电压,提高系统的探测灵敏度。实验结果表明:入射光功率在80 W加45.6 dB衰减时,探测器制冷前后对比,其探测虚警率从8.57%下降到0.49%。该探测电路应用于新型机载光电探测系统中,将极大提高其远程测距能力。     

High gain-bandwidth product Ge/Si tunneling avalanche photodiode with high-frequency tunneling effect

This study presents a theoretical investigation of a novel Ge/Si tunneling avalanche photodiode (TAPD) with an ultra-thin barrier layer between the absorption and p⁺ contact layer. A high-frequency tunneling effect is introduced into the structure of the barrier layer to increase the high-frequency response when frequency is larger than 0.1 GHz, and the -3 dB bandwidth of the device increases evidently. The results demonstrate that the avalanche gain and -3 dB bandwidth of the TAPD can be influenced by the thickness and bandgap of the barrier layer. When the barrier thickness is 2 nm and the bandgap is 4.5 eV, the avalanche gain loss is negligible and the gain-bandwidth product of the TAPD is 286 GHz, which is 18% higher than that of an avalanche photodiode without a barrier layer. The total noise in the TAPD was an order of magnitude smaller than that in APD without barrier layer.     

基于目标/系统特征设计雪崩光电二极管增益

以即时全球打击(prompt global strike,PGS)武器的早期预警为应用背景,介绍了理想条件下从PGS投射到探测器上光子数的估算方法。给出了基于探测器量子效率的光生电荷数的计算方法。讨论了PGS辐射特征和运动特征、光生电荷数以及可检测电流阈值对于APD增益设计的影响。     

中波碲镉汞雪崩光电二极管(APD)增益特性

采用不同工艺制备了中波碲镉汞雪崩二极管(HgCdTe APD)器件,利用不同方法对其结特性和增益随偏压变化关系进行了表征,并基于Beck模型和肖克莱解析式进行了拟合分析。结果表明,不同工艺制备的APD器件饱和耗尽区宽度分别为1.2μm 和2.5μm,较宽的耗尽层有效抑制了高反偏下器件的隧道电流,器件有效增益则从近100提高至1000以上。采用拟合HgCdTe APD器件增益-偏压曲线获得了较好的效果,且拟合得到的参数与Sofradir的Rothman的结果相似。     

多级倍增超晶格InGaAs雪崩光电二级管的增益-噪声特性

重点研究了多级倍增超晶格InGaAs雪崩光电二级管(APD)的增益和过剩噪声,建立了新的载流子增益-过剩噪声模型。在常规弛豫空间理论基础上分析了其工作原理,考虑了预加热电场和能带阶跃带来的初始能量效应、电子进入高场倍增区时异质结边界附近的弛豫空间长度修正以及声子散射对碰撞离化系数的影响,提出了用于指导该类APD的增益-过剩噪声计算的修正弛豫空间理论。结果表明:在相同条件下,相比于常规的单层倍增SAGCM结构,多级倍增超晶格InGaAs APD同时具有更高增益和更低噪声,且修正的弛豫空间理论可被推广到更多级倍增的超晶格InGaAs APD结构,在保证低噪声前提下,通过增加倍增级数可提高增益。