7/29/2019, 光纖在線英國(guó)消息，謝菲爾德大學(xué)易鑫博士供稿，以英國(guó)謝菲爾德大學(xué)陳志興教授為首的一個(gè)國(guó)際性研發(fā)團(tuán)隊(duì)在近紅外雪崩擊穿二極管研究方面取得突破，有望對(duì)現(xiàn)有光電探測(cè)器技術(shù)實(shí)現(xiàn)巨大進(jìn)步。

近紅外雪崩擊穿二極管(APD)探測(cè)器是高速、高靈敏度光通信系統(tǒng)以及激光雷達(dá)等熱門(mén)應(yīng)用的核心元器件�？赡壳耙糟熸壣檠┍罁舸┒�極管（InGaAs APD）為主導(dǎo)的近紅外APD始終受限于傳統(tǒng)倍增區(qū)材料,磷化銦(InP)和銦鋁砷(InAlAs),的隨機(jī)碰撞電離噪聲，從而導(dǎo)致該器件靈敏度大幅度降低。多年來(lái)國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者都在積極尋找與InGaAs、InP光電平臺(tái)工藝兼容、卻擁有與體硅材料（Silicon）的超低碰撞電離噪聲性能類(lèi)似的新型半導(dǎo)體材料。

英國(guó)謝菲爾德大學(xué)先進(jìn)探測(cè)器研發(fā)中心主任，陳志興(Chee Hing Tan)教授，于2012年首次提出采用與InP平臺(tái)匹配的鋁砷銻（AlAs0.56Sb0.44）作為倍增區(qū)材料，并成功展示了AlAs0.56Sb0.44 在薄膜倍增層厚度下，其器件具備低噪聲、低工作電壓性能。

謝菲爾德大學(xué)研發(fā)團(tuán)隊(duì)隨后協(xié)同卡迪夫大學(xué)Ser Cymru Research Chair, Diana Huffaker教授、謝拾玉博士以及加州大學(xué)洛杉磯分校集成納米結(jié)構(gòu)中心主任梁寶來(lái)博士，合作開(kāi)展AlAs0.56Sb0.44在寬電場(chǎng)工作狀態(tài)下的材料特性研究。其中梁寶來(lái)博士采用數(shù)字合金的生長(zhǎng)方式解決了厚膜AlAs0.56Sb0.44外延材料的技術(shù)挑戰(zhàn)，并由謝菲爾德大學(xué)John David教授和陳志興教授主導(dǎo)下對(duì)其增益與噪聲性能進(jìn)行了完整的材料測(cè)試與分析。隨后謝拾玉博士通過(guò)對(duì)AlAs0.56Sb0.44 分離吸收倍增層APD結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、以及器件增益帶寬積與靈敏度性能模擬計(jì)算分析，指出基于該材料體系的垂直型器件結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)室溫下單波25Gbps的信號(hào)輸送，并且在誤碼率為10-12 APD靈敏度為-25.7 dBm。

該工作結(jié)果發(fā)表于最新一期的Nature Photonics[1]。根據(jù)相關(guān)的測(cè)試與模擬分析結(jié)果，證明AlAs0.56Sb0.44 可以超越現(xiàn)有所有InGaAs APD技術(shù)，甚至包括Si/Ge APD。這將是對(duì)現(xiàn)有光電探測(cè)器技術(shù)的巨大進(jìn)步，并且其接近理論極限的增益-噪聲特性將對(duì)5G光通信、基于激光雷達(dá)系統(tǒng)的無(wú)人駕駛、以及光纖通信帶來(lái)革命性創(chuàng)新。

目前團(tuán)隊(duì)正積極開(kāi)發(fā)其理論預(yù)測(cè)的高速及高靈敏度器件性能。

Reference:  
[1] Xin Yi et al., Nature Photonics (2019) ; DOI : https://doi.org/10.1038/s41566-019-0477-4