雪崩光電二極管（Avalanche photodiode,APD）因為內(nèi)部增益高、功耗低、體積小、工作頻譜范圍大等優(yōu)勢成為光纖通信系統(tǒng)中接收端的核心器件。為了探測不同波段的光信號,適應不同工作環(huán)境,科研人員已經(jīng)研究了多種材料的APD,因此基于不同材料的APD都得到了長足的發(fā)展。III-V族半導體InP、InAl As由于其帶隙較寬,常與帶隙窄的半導體In_0.53Ga_0.47As,形成異質(zhì)結APD。這種結構的APD具有增益高、噪聲小等優(yōu)點,很快成為當前研究的熱點。以GaN為代表的Ⅲ族氮化物,作為寬禁帶半導體,具有高的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性,常用來制作紫外光探測器件和大功率器件。本文主要針對III-V族半導體紅外和紫外APD的工作特性展開研究。針對有自反饋機制的單光子雪崩光電二極管（Single photon avalanche diodes,SPAD）,本文模擬了SPAD工作中能帶與電場隨時間的變化過程,在理論上詳細闡述了它的工作原理。此外,本文通過計算SPAD在不同偏壓下輸出電流隨時間的變化關系,研究了它的響應時間與外加偏壓的關系,發(fā)現(xiàn)外加電壓... 

【文章來源】：蘭州大學甘肅省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

（a）PN結，（b）PIN結型APD的結構示意圖和電場分布圖

2. 吸收、倍增分離結構 APD吸收、倍增分離結構（SAM）和吸收、倍增、電荷層分離結構（SACM）APD的結構圖如圖1.2所示。SAM結構的APD具備倍增區(qū)和吸收區(qū)分離的特點[12,13]。

圖 1.3 吸收、漸變、電荷、倍增分離（SAGCM）結構 APD 的器件結構示意圖和電場分布圖[20]響應速度。因為當器件的吸收層厚度減小時，相應地載流子的渡越時間也會減小，這樣可以提高器件的響應速度。然而，要提高器件的量子效率，就必須要求吸收層有較高的厚度以保證入射的光子在吸收層中被充分吸收。因此，對于同一器件的吸收層，不可能同時滿足有高的響應速度和量子效率。為了解決這一問題，可以引入諧振腔結構，這樣就能保證吸收層在較薄的情況下依然有較高的量子效率，具有諧振腔結構的 APD 稱為諧振增強型 APD。圖 1.4 為諧振腔增強型 APD 結構

【參考文獻】：
期刊論文
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[3]光電效應的理論解釋[J]. 張秀喬.  物理通報. 1999(07)
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博士論文
[1]Ⅲ族氮化物的極化效應及其在光電子器件中的應用[D]. 董可秀.南京大學 2013

碩士論文
[1]新型臺面結構硅基雪崩光電二極管的研究[D]. 崔文凱.北京工業(yè)大學 2014
[2]APD電路模擬與過剩噪聲因子實驗研究[D]. 李奕鍵.華中科技大學 2013



本文編號：3300748