СтруктурасыInGaAs фотодетектор
1980-нче еллардан башлап, ил һәм чит ил тикшерүчеләре InGaAs фотодетекторларының структурасын өйрәнделәр, алар нигездә өч төргә бүленәләр. Алар - InGaAs металл-ярымүткәргеч-металл фотодетектор (MSM-PD), InGaAs PIN фотодетекторы (PIN-PD), һәм InGaAs Кар көчләре фотодетекторы (APD-PD). Төрле структуралы InGaAs фотодетекторларының ясалу процессында һәм бәясендә зур аермалар бар, һәм шулай ук җайланма эшендә зур аермалар бар.
InGaAs металл-ярымүткәргеч-металлфотодетектор, рәсемдә күрсәтелгән, Шоттки чишелешенә нигезләнгән махсус структура. 1992 елда, Ши һ.б. эпитакси катламнарны үстерү өчен түбән басымлы металл-органик пар фазасы эпитакси технологиясен кулланган һәм InGaAs MSM фотодетекторын әзерләгән, 1,3 мм дулкын озынлыгында 0,42 A / W югары җаваплылыгы һәм 5,6 pA / тан түбән кара ток. μm² 1,5 V. 1996 елда, Чжан һәм башкалар. InAlAs-InGaAs-InP эпитакси катламын үстерү өчен газ фазасы молекуляр нур эпитаксы (GSMBE) кулланылган. InAlAs катламы югары каршылык характеристикаларын күрсәтте, һәм үсеш шартлары рентген дифракция үлчәве белән оптимальләштерелде, шулай итеп InGaAs һәм InAlAs катламнары арасындагы такталар туры килмәве 1 × 10⁻³ диапазонында иде. Бу 10 V температурада 0,75 pA / μm below астындагы караңгы ток белән оптимальләштерелгән җайланма эшенә һәм 5 V тәэсирендә 16 пс кадәр тиз вакытлы реакциягә китерә. Гомумән алганда, MSM структурасы фотодетекторы гади һәм интеграцияләү җиңел, түбән караңгы токны күрсәтә (pA) заказ), ләкин металл электрод җайланманың эффектив үзләштерү өлкәсен киметәчәк, шуңа күрә җавап башка структураларга караганда түбән.
InGaAs PIN фотодетекторы P тибындагы контакт катламы һәм N тибындагы контакт катламы арасында эчке катлам кертә, рәсемдә күрсәтелгәнчә, бетү өлкәсенең киңлеген арттыра, шулай итеп күбрәк электрон тишек парларын нурландыра һәм а формалаштыра. зуррак фотокуррент, шуңа күрә аның искиткеч электрон үткәрүчәнлеге бар. 2007 елда, А.Полочек һ.б. MBE-ны түбән температуралы буфер катламын үстерү өчен кулланды, өслекнең тупаслыгын яхшырту һәм Si һәм InP арасындагы такталарның туры килмәвен җиңү өчен. MOCVD InGaAs PIN структурасын InP субстратына интеграцияләү өчен кулланылды, һәм җайланманың җаваплылыгы якынча 0,57А / Вт иде. 2011-нче елда Армия Тикшеренү Лабораториясе (ALR) PIN фотодетекторларын кулланды, навигация, киртәләр / бәрелешләрдән саклану, кечкенә пилотсыз җир машиналары өчен кыска дистанцион максатны ачыклау / идентификацияләү, аз бәяле микродулкынлы көчәйткеч чип белән интеграцияләнгән. InGaAs PIN фотодетекторының сигнал-шу коэффициентын сизелерлек яхшыртты. Шул нигездә, 2012-нче елда, ALR бу liDAR имагерын роботлар өчен кулланды, ачыклау диапазоны 50 мнан артык һәм резолюциясе 256 × 128.
InGaAsкардан фотодетектортабыш белән фотодетекторның бер төре, аның структурасы Рәсемдә (с) күрсәтелгән. Электрон тишекле пар икеләтә төбәк эчендәге электр кыры тәэсирендә җитәрлек энергия ала, шулай итеп атом белән бәрелешү, яңа электрон тишекле парлар тудыру, кар көчләре эффектын формалаштыру һәм материалда тигез булмаган ташучыларны арттыру. . 2013-нче елда Джордж М MBE-ны InPa субстратында туры килгән InGaAs һәм InAlAs эретмәләрен үстерү өчен кулланды, эретелгән составтагы үзгәрешләрне кулланып, эпитаксиаль катлам калынлыгын, һәм тишек ионизациясен киметкәндә электрошок ионизациясен максимумлаштыру өчен модульләштерелгән ташучы энергиясенә допинг ясады. Эквивалент сигнал артуда, APD түбән тавышны һәм түбән караңгы токны күрсәтә. 2016 елда, Кояш ianзянфэнг һ.б. InGaAs кар көч фотодетекторы нигезендә 1570 нм лазерлы актив сурәтләү эксперименталь платформасы җыелмасы төзеде. Эчке чылбырAPD фотодетекторяңгыраган тавышлар һәм турыдан-туры санлы сигналлар чыгару, бөтен җайланманы компакт итү. Эксперименталь нәтиҗәләр. г) һәм (д). Рәсем (г) - сурәтләү максатының физик фотосы, һәм рәсем (e) - өч үлчәмле дистанцион рәсем. C өлкәсенең тәрәзә өлкәсенең А һәм б өлкәләре белән билгеле тирәнлек аралыгы барлыгын ачык күреп була. Платформа импульсның киңлеген 10 нсдан да азрак, бер импульс энергиясе (1 ~ 3) mJ көйләнә, линза кырын 2 ° почмак ала, кабатлау ешлыгы 1 кГц, детектор дежур коэффициенты якынча 60%. APD-ның эчке фотокуррентлы табышы, тиз җавап, компакт зурлыгы, ныклыгы һәм аз чыгымнары аркасында, APD фотодетекторлары PIN фотодетекторларына караганда зуррак дәрәҗәдә зурлык тәртибе булырга мөмкин, шуңа күрә хәзерге төп агым LiDAR нигездә кар көчләре фотодетекторлары өстенлек итә.
Гомумән алганда, илдә һәм чит илдә InGaAs әзерләү технологиясенең тиз үсеше белән, без InP субстратында зур мәйданлы югары сыйфатлы InGaAs эпитаксиаль катлам әзерләү өчен MBE, MOCVD, LPE һәм башка технологияләрне оста куллана алабыз. InGaAs фотодетекторлары түбән караңгы токны һәм югары җаваплылыкны күрсәтәләр, иң түбән караңгы ток 0,75 pA / μm², максималь җаваплылык 0,57 A / W га кадәр, һәм тиз вакытлы реакциягә ия (ps тәртибе). InGaAs фотодетекторларының киләчәктә үсеше түбәндәге ике аспектка юнәлтеләчәк: (1) InGaAs эпитаксиаль катлам турыдан-туры Si субстратында үсә. Хәзерге вакытта базардагы микроэлектрон җайланмаларның күбесе Si нигезендә, һәм InGaAs һәм Si нигезендә интеграль үсеш гомуми тенденция. InGaAs / Si өйрәнү өчен такталарның туры килмәве һәм җылылык киңәю коэффициенты аермасы кебек проблемаларны чишү бик мөһим; (2) 1550 нм дулкын озынлыгы технологиясе җитлеккән, һәм дулкын озынлыгы (2,0 ~ 2,5) μm киләчәк тикшеренү юнәлеше. Компонентларның артуы белән, InP субстратлары һәм InGaAs эпитаксиаль катлам арасындагы тәлинкә туры килмәү тагын да җитди дислокациягә һәм җитешсезлекләргә китерәчәк, шуңа күрә җайланма процесс параметрларын оптимальләштерергә, такталар җитешсезлекләрен киметергә һәм җайланманың кара токын киметергә кирәк.
Пост вакыты: 06-2024 май