美国英特尔于当地时间2008年12月7日开发成功了高速响应的硅基高感度光电二极管（APD：avalanche photo diode）。性能超过了原来的InP等化合物类的APD。由于同时实现了高性能和低成本，因此除长距离光缆的受光元件外，还可用于量子加密通信、高性能图像传感器和生物芯片等。该成果已刊登在12月7日的学术杂志《自然—光子学》（Nature Photonics）的网络版上。

 

APD是1个光子进入受光部分时，像雪崩（avalanche）一样生成10～100对电子和空穴的光电二极管（PD）。因此，感度比一般的PD高出10倍以上。只是，原来的APD多由铟和磷（InP）等的化合物制造，单价较高，为200～300美元。

 

新开发APD的增益值和带宽值的乘积为340GHz，大幅超出一般InP制造APD的120GHz。所谓增益值和带宽值的乘积为340GHz，意味着增益为10倍时可以带宽为30G～40GHz，或增益为30倍时可以带宽约为10GHz使用APD。当InP制APD元件减薄至0.2μm以下时，增益和带宽的乘积变大，但性能偏差也随之增大。而此次开发的APD，从理论上讲即使减薄其性能偏差也不会增大。

 

此次APD的高性能，是通过发挥将锗（Ge）用作红外线的吸收材料以及采用应变硅，即提高硅的载流子迁移率技术材料的两种作用实现的。原来将使用Ge的应变硅技术用于PD，存在因错位和缺陷变大导致暗电流增加的问题。而此次该问题“通过优化结晶生长的温度等参数已基本解决”（英特尔公司研究员兼英特尔光子技术实验室的负责人Mario Paniccia）。

 

英特尔因该成果“尚处于研究开发阶段”，没有公开具体的实用化时期和成本。不过，“与基于InP的APD相比，成本的大幅降低毋庸置疑”（Mario Paniccia）。（来源：中国科学院上海硅酸盐研究所）