GaAs、InP基雪崩光电二极管外延片 (APD Epiatxial Wafer)

我们研发和制造高质量的雪崩光电二极管 (APD: Avalanche Photodiode) 砷化镓外延材料。波长、速度、容量下的灵敏度以及材料与加工工艺可根据客户需求进行调整。

1. InGaAs/InP APD外延结构说明

InGaAs 材料可以探测波长超过 1.6um 的红外射线，通常用作异质结构二极管的倍增区。InGaAs/InP APD 是波长为1.3um和1.55um光纤通信的理想光检测器。光吸收层使用 InGaAs 材料，其吸收系数在1.3um 和 1.55um光波段中较高。为了避免InGaAs同质结击穿先于雪崩击穿，需要把P-N结置于InP窗口层内。由于磷化铟材料中的空穴离化系数大于电子离化系数，因此在雪崩区使用 n 型 InP。n-InP 和 n-InGaAs 之间的异质结构的界面存在较大的价带势垒，这很容易导致光生空穴的陷落，在其间夹入分级带隙的InGaAsP过渡区，形成分别吸收、分级和倍增结构。

InGaAs材料适合用来检测1um以上的波长，但是InGaAs结构的APD噪音和暗电流较大，所以一种改良的APD结构产生。用禁带较宽的材料作倍增区，禁带较窄的材料作光吸收区。采用异质结，在不影响光吸收区的前提下降低倍增区的掺杂水平，减小隧道电流。InGaAs/InP APD外延结构如下：

InGaAs/InP APD外延结构示意图

2. 关于雪崩光电二极管 (APD)

APD是一种p-n结型的光检测二极管，是在激光通信中使用的光敏元件。其基本结构一般采用容易产生雪崩倍增效应的Read二极管结构（即N+PIP+型结构，P+一面接收光），工作时加合适的反向偏压，使得其达到雪崩倍增状态。它的光吸收区与倍增区基本一致。

其工作原理为：通过向P-N结加较大的反向偏压，使耗尽层中光生载流子受到强电场的加速作用获得足够高的动能，它们与晶格碰撞电离产生新的空穴对，这些载流子又不断引起新的碰撞电离，造成载流子的雪崩倍增，使得电流增益。

由InGaAs/InP外延材料制成的APD具有响应快、噪声低、可靠性高等优点，在900nm至1700nm的光谱范围内具有较高的灵敏度，在60MHz的频率范围内，由雪崩效应加剧的噪声水平会低于传统二极管与外部电子放大器结合使用产生的噪声，适用于低级信号下的距离测量和光通信。