雪崩光电二极管（APD）的非线性特性抑制了其在高速通信系统中的性能，从而限制了其作为光学探测器的广泛应用。现有的理论模型尚未完全阐明实际器件结构中遇到的复杂现象。在这项研究中，实际的APD结构表现出比理想结构更低的线性度。基于GaN APD的仿真分析和物理推理表明，电极尺寸是影响响应线性的一个值得注意的因素。我们建立了一个物理模型来解释这种现象，这被归因于接触层边缘的电荷积累。这一发现扩展了APD的非线性理论，提出了通过抑制电极尺寸效应来增强APD线性度的新方法。基于上述分析，我们提出了一种改进的APD设计，该设计结合了额外的间隙层和缓冲层，以在高电流密度条件下稳定内部增益，从而增强线性。我们改进的APD设计将光输入功率的线性阈值提高了4.46倍。这项研究不仅完善了APD线性的理论模型，而且为提高高速光电探测器的线性开辟了新的途径。该工作发表在了Sensors （IF=3.9）2024, 24(11), 3366期刊上。

原文链接https://doi.org/10.3390/s24113366