检索结果-南通市图书馆

作者：崔星宇长春理工大学

学位级别：硕士

光电子器件的发展为人们的生活提供了方便和快捷,光电探测器是光接收器件,是光电子器件中的重要组成部分。雪崩光电探测器(APD)是应用最广泛的光电探测器,与没有内部增益的光电探测器相比,具有信噪比大、灵敏度高的优势。因此对APD的开... 详细信息

光电子器件的发展为人们的生活提供了方便和快捷,光电探测器是光接收器件,是光电子器件中的重要组成部分。雪崩光电探测器(APD)是应用最广泛的光电探测器,与没有内部增益的光电探测器相比,具有信噪比大、灵敏度高的优势。因此对APD的开发和研究是光电探测器研究的主要方向之一。制约APD性能的主要因素是其内部增益带来的过剩噪声和暗电流。在本文中,我们通过SACGM结构的InGaAs/InP APD模型,深入研究了APD的工作原理、特性参数,并在此基础上,仿真设计出一种新型的低噪声In P APD。具体内容包括:(1)使用半导体仿真软件silvaco TCAD建立了SACGM结构的InGaAs/InP APD物理模型,对APD的物理机制、工作原理以及结构参数进行了研究,包括器件内部电场分布、暗电流特性、器件穿通电压和击穿电压等,分别在不同结构参数下,得到了多组器件特性的仿真数据,通过分析,得出了器件特性与各项结构参数的关系,为后续的设计提供指导。(2)具体研究了APD增益与噪声的产生过程,讨论了降低噪声的方法。利用数值计算的方法模拟了APD噪声与增益的物理机制,对薄倍增层中死区效应降低器件过剩噪声的机制进行了分析与计算。同时也研究了特殊异质结结构APD低噪声的原因,通过数值模拟,进一步分析了器件的噪声特性。(3)基于模拟结果,提出了一种具有特殊设计倍增区的In P基雪崩光电二极管,利用碰撞电离工程(IE)设计了双电荷层,双倍增层结构的APD,通过在倍增区中插入电离阈值能量不同的材料,在倍增区内形成电离阈值能量的分级,以控制发生电离的位置,从而降低噪声。对设计的器件进行了建模计算,并给出了完整的仿真结果,获得了低噪声高性能的APD。

关键词：雪崩光电二极管器件仿真过剩噪声暗电流碰撞电离工程

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雪崩光电二极管过剩噪声的测量和抑制方法

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红外技术 2022年第4期44卷 343-350页

作者：李再波李云雪马旭田亚芳史衍丽云南大学物理与天文学院云南昆明650091 云南大学量子信息重点实验室云南昆明650091 昆明理工大学理学院云南昆明650093

雪崩光电二极管(APD)因为其高灵敏度和高增益带宽的优势已被广泛应用在高比特率、远程光纤通信系统中,而雪崩过程中产生的过剩噪声直接影响到APD的信噪比,因此,研究过剩噪声对APD性能的提升具有重要意义。目前,国内外测试雪崩光电二极... 详细信息

雪崩光电二极管(APD)因为其高灵敏度和高增益带宽的优势已被广泛应用在高比特率、远程光纤通信系统中,而雪崩过程中产生的过剩噪声直接影响到APD的信噪比,因此,研究过剩噪声对APD性能的提升具有重要意义。目前,国内外测试雪崩光电二极管过剩噪声的方法主要有直接功率测量法和相敏探测法,本文对这两种测试方法和其优缺点进行了分析,并介绍了最新的改进测试思路。同时,还总结了降低过剩噪声的3种方法:选择低碰撞电离系数比的材料,降低倍增层厚度和采用APD碰撞电离工程来降低噪声。

关键词：雪崩光电二极管过剩噪声因子相敏探测法碰撞电离工程

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InGaAs/InP雪崩光电二极管过剩噪声因子的研究

InGaAs/InP雪崩光电二极管过剩噪声因子的研究

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作者：李再波云南大学

学位级别：硕士

随着量子保密通信的快速发展,作为其信号检测的单光子雪崩光电二极管受到广泛的关注。由于具备高灵敏度和高增益的优势,雪崩光电二极管(avalanche photodiode,APD)在量子通信、三维数字成像、激光雷达、无人驾驶等领域具有巨大的应用前... 详细信息

随着量子保密通信的快速发展,作为其信号检测的单光子雪崩光电二极管受到广泛的关注。由于具备高灵敏度和高增益的优势,雪崩光电二极管(avalanche photodiode,APD)在量子通信、三维数字成像、激光雷达、无人驾驶等领域具有巨大的应用前景。但其发展应用受到噪声的限制,尤其是雪崩光电二极管的过剩噪声,是其独有的、也是最主要的噪声来源之一。APD在高电场下碰撞电离产生雪崩增益,然而碰撞电离过程是一个随机发生的事件,导致产生了过剩噪声。对过剩噪声的研究和抑制一直是APD研发的重点。目前,国际上测量雪崩光电二极管过剩噪声的方法主要有以下两种:直接功率法和相敏探测法,这两种方法在测试过剩噪声上都存在一定的缺陷。直接功率法测试系统存在增益、噪声不能同步测量和不适用暗电流较大的器件等问题;相敏探测法也存在测量带宽小,耗时长和测量的频点少等问题。因此,研究雪崩光电二极管的过剩噪声测试方法,搭建测试系统对研究APD的过剩噪声具有十分重要的意义。结合项目组自行研制的InGaAs/InP APD测试需求,本论文搭建了一套过剩噪声测试系统,该系统通过使用信号分析仪N9010A测量APD的过剩噪声电压谱密度,用数字电流源表keithley 2450给器件提供反向偏置电压并记录不同电压下的光、暗电流,计算出相应电压下的增益。通过使用这套测试系统对APD进行过剩噪声测量,根据Mc Intyre理论公式绘制出不同碰撞电离系数比k值的理论参考线。测试结果与理论值进行对比,发现实验获得的k值与In P材料理论值比较吻合,验证了这套过剩噪声测试系统能够准确测量APD的过剩噪声因子。根据实验测量结果计算出APD的碰撞电离系数比k值,可用于判断器件的过剩噪声大小,对改进APD器件的性能具有指导作用。本文的研究内容主要有以下两点:第一,搭建过剩噪声测试实验平台,该系统使用源表提供电压并能够实时记录光、暗电流,实现了增益和噪声同时测量。信号分析仪的测试频率范围广泛,能够测量暗电流较大的器件,信号发生器产生的正弦波触发激光器,避免了不稳定的谐波出现影响测试结果。通过线性拟合计算出系统阻抗和激光器的相对强度噪声,减去激光器带来的噪声,减小实验误差。第二,采用搭建的过剩噪声测试系统,通过改变APD工作温度、激光器的光功率、APD的倍增层厚度和APD光敏面大小等变量,研究不同工作条件、不同器件结构参数对APD过剩噪声的影响和作用规律。实验结果显示,通过改变器件结构倍增层厚度、光敏面大小、工作环境温度、光功率可降低APD的过剩噪声,对提升雪崩光电二极管的性能具有指导意义。

关键词： InGaAs/InP 过剩噪声因子直接功率测量法雪崩增益碰撞电离工程

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