High-speed InAlAs digital alloy avalanche photodiode

APDS 雪崩光电二极管 响应度 光电子学 材料科学 击穿电压 雪崩击穿 暗电流 撞击电离 光电探测器 电压 光学 物理 电离 探测器 离子 量子力学
作者
W. Wang,Jinshan Yao,Linze Li,Huachen Ge,Luyu Wang,Liqi Zhu,Qiushi Chen,Hong Lü,Baile Chen
出处
期刊:Applied Physics Letters [American Institute of Physics]
卷期号:123 (19) 被引量:1
标识
DOI:10.1063/5.0169935
摘要

Digital alloy (DA) InAlAs on the InP substrate exhibits a lower excess noise compared to a traditional In0.52Al0.48As random alloy as the multiplication layer in avalanche photodiodes (APDs). This work implements DA InAlAs as the multiplication layer in a 1550 nm separate absorption, grading, charge, and multiplication APD and characterizes the performances through various analyses. The device reaches a maximum gain of 221 before avalanche breakdown, with a maximum gain-bandwidth product of more than 140 GHz. At 90% breakdown voltage, the dark current density is 4.1 mA/cm2, and the responsivity is 0.48 A/W at unit gain. Excess noise factors were identified, yielding an effective k value of around 0.15, which is lower than that of random alloy In0.52Al0.48As APDs (k ∼0.2). These findings show that DA InAlAs has the potential to be a promising material for high-performance APDs.
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