Создан быстродействующий фотоприемник на лавинном фотодиоде

Инженеры Исследовательского центра им. Томаса Уотсона компании IBM сконструировали фотоприемник на лавинном фотодиоде, который функционирует на частотах свыше 30 ГГц.

«Улучшить характеристики устройства нам удалось за счет уменьшения его размеров, — рассказывает ведущий автор исследования Соломон Ассефа (Solomon Assefa). — Крошечные фотоприемники свободно работают со слабыми световыми импульсами, демонстрируя малые шумы, связанные с умножением носителей».

При изготовлении фотоприемников использовались германий и кремний (см. рисунок справа). Слой германия отделялся от кремниевого волновода изолирующим слоем SiON, а для подачи напряжения смещения были предусмотрены контакты из меди и вольфрама. Область германия, в которой проходит ударная ионизация, имела размер около 30 нм, что позволило снизить шумы на 50–70 процентов.

В экспериментах устройство, работавшее на частоте более 30 ГГц, требовало напряжения смещения всего в 1,5 В для создания коэффициента лавинного умножения около 10. Традиционные фотоприемники на лавинных фотодиодах работают при напряжениях в диапазоне 20–30 В.

Сейчас авторы пытаются повысить коэффициент лавинного умножения, сохранив другие характеристики на прежнем уровне. Кроме того, в их планы входит снижение темнового тока.

Объяснение принципов работы устройства:

Полная версия отчета опубликована в журнале Nature.

Подготовлено по материалам IBM.