Eficiencia de detección en fotodiodos de avalancha de fotones individuales (SPADs).
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Date
2005
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Publisher
Universidad de Concepción
Abstract
En esta tesis se desarrolla un modelo para determinar la eficiencia cuántica de fotones individuales (SPQE) para fotodiodos de avalancha de fotones individuales (SPADs), que operan en modo Geiger, con regiones de multiplicación simple o para heterojunturas. El modelo es usado para optimizar el SPQE como función del voltaje aplicado dados una
temperatura de operación, una estructura de la región de multiplicación y un material.
El modelo puede ser aplicado a SPADs con regiones de multiplicación de In0:52Al0:48As o InP, así como para heterojunturas de In0:52Al0:48As-InP para longitudes de onda de 1.3 ¹m y 1.55 ¹m. Las predicciones muestran que el SPQE decrece a medida que el ancho de la región de multiplicación decrece. Mas aún, considerando tunneling banda a banda como la principal fuente de portadores oscuros en la región de multiplicación, una región de
multiplicación de InP ofrece un mayor SPQE comparado con una región de multiplicación de In0:52Al0:48As del mismo ancho. El modelo también muestra que el ancho de la fracción de In0:52Al0:48As en una heterojuntura de In0:52Al0:48As-InP puede ser optimizado para obtener un SPQE que es mayor al ofrecido por una región de multiplicación de InP.
Este efecto es mías pronunciado en regiones de multiplicación delgadas donde el efecto del espacio muerto es más importante.
La capacidad del canal es introducida como métrica para determinar el desempeño de los SPADs cuando son usados como detectores en sistemas de comunicación lamer.
Esta métrica es utilizada para optimizar, con respecto al voltaje de operación y a la estructura del dispositivo, el desempeño de SPADs con regiones de multiplicación simple o heterojunturas. Al igual que en el caso del SPQE, a medida que el ancho de la región de multiplicación se incrementa, tanto la capacidad del canal máxima y el FWHM de la curva de capacidad del canal versus el voltaje aplicado se incrementan. Los cálculos también muestran que existe un estructura ¶optima de la heterojuntura In0:52Al0:48As- InP que maximiza la capacidad del canal por sobre la capacidad del canal obtenida por regiones de multiplicación simple.
Description
Tesis presentada para optar al grado de Magíster en Ciencias de la Ingeniería con mención en Ingeniería Eléctrica.
Keywords
Ingeniería Eléctrica, Fotones, Fotodiodos