基于 GaN/AlN 周期堆叠结构的类 PMT 高增益雪崩光电二极管
仪器与探测器
2017-01-04 v1 光学
摘要
雪崩光电二极管（APD）作为替代光电倍增管（PMT）进行微弱光探测的有力候选者，已被广泛研究。然而，在传统 APD 中，从电场中获取的载流子能量有很大一部分被热化，且电子和空穴的倍增效率都很低且彼此接近。为了实现高增益，器件必须在击穿偏压下工作，此时载流子倍增双向进行，形成正反馈倍增循环。然而，击穿难以控制，在实践中，APD 必须在 Geiger 模式下工作，作为可持续探测与高增益之间的折中。系统的复杂性严重限制了其应用。在此，我们展示了一种在无击穿状态下保持高增益的雪崩光电二极管，这意味着可持续探测不需要淬灭电路。该器件基于 GaN/AlN 周期堆叠结构（PSS），其中电子从电场获取能量的效率远高于空穴，雪崩以高效率单向发生。在原型器件中获得了在恒定偏压下测试的创纪录高增益（），其中稳定增益可由 GaN/AlN PSS 的周期性决定。这项工作不仅为雪崩倍增机制带来了新见解，也为实现像 PMT 一样在恒定偏压下工作的高灵敏度雪崩器件铺平了具有高商业价值的技术道路。
引用
@article{arxiv.1608.00561,
title = {A PMT-like high gain avalanche photodiode based on GaN/AlN periodical stacked structure},
author = {Ji-yuan Zheng and Lai Wang and Di Yang and Jia-dong Yu and Xiao Meng and Yan-xiong E and Chao Wu and Zhi-biao Hao and Chang-zheng Sun and Bing Xiong and Yi Luo and Yan-jian Han and Jian Wang and Hong-tao Li and Julien Brault and Samuel Matta and Mohamed Al Khalfioui and Jian-chang Yan and Tong-bo Wei and Yun Zhang and Jun-xi Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1608.00561},
year = {2017}
}