סטרוקטור פון InGaAs פאָטאָדעטעקטאָר

סטרוקטור פוןInGaAs פאָטאָדעטעקטאָר

זינט די 1980 ס, ריסערטשערז אין שטוב און אין אויסלאנד האָבן געלערנט די סטרוקטור פון InGaAs פאָטאָדעטעקטאָרס, וואָס זענען דער הויפּט צעטיילט אין דרייַ טייפּס. זיי זענען InGaAs מעטאַל-סעמיקאָנדוקטאָר-מעטאַל פאָטאָדעטעקטאָר (MSM-PD), InGaAs PIN Photodetector (PIN-PD), און InGaAs Avalanche Photodetector (APD-PD). עס זענען באַטייטיק דיפעראַנסיז אין די פאַבריקיישאַן פּראָצעס און פּרייַז פון InGaAs פאָטאָדעטעקטאָרס מיט פאַרשידענע סטראַקטשערז, און עס זענען אויך גרויס דיפעראַנסיז אין מיטל פאָרשטעלונג.

די InGaAs מעטאַל-סעמיקאַנדאַקטער-מעטאַלפאָטאָדעטעקטאָר, געוויזן אין פיגור (אַ), איז אַ ספּעציעל סטרוקטור באזירט אויף די שאָטטקי קנופּ. אין 1992, Shi et al. געניצט נידעריק דרוק מעטאַל-אָרגאַניק פארע פאַסע עפּיטאַקסי טעכנאָלאָגיע (LP-MOVPE) צו וואַקסן עפּיטאַקסי לייַערס און צוגעגרייט InGaAs MSM פאָטאָדעטעקטאָר, וואָס האט אַ הויך ריספּאַנסיוונאַס פון 0.42 א / וו ביי אַ ווייוולענגט פון 1.3 μם און אַ טונקל קראַנט נידעריקער ווי 5.6 פּאַ / μm² ביי 1.5 V. אין 1996, זשאַנג עט על. געוויינט גאַז פאַסע מאָלעקולאַר שטראַל עפּיטאַקסי (GSMBE) צו וואַקסן די InAlAs-InGaAs-InP עפּיטאַקסי שיכטע. די InAlAs שיכטע געוויזן הויך רעסיסטיוויטי קעראַקטעריסטיקס, און די וווּקס טנאָים זענען אָפּטימיזעד דורך X-Ray דיפראַקשאַן מעזשערמאַנט, אַזוי אַז די לאַטאַס מיסמאַטש צווישן InGaAs און InAlAs Layers איז געווען אין די קייט פון 1 × 10⁻³. דאָס רעזולטאטן אין אָפּטימיזעד מיטל פאָרשטעלונג מיט טונקל קראַנט אונטער 0.75 pA/μm² ביי 10 V און שנעל טראַנסיענט ענטפער אַרויף צו 16 פּס ביי 5 V. אין אַלגעמיין, די MSM סטרוקטור פאָטאָדעטעקטאָר איז פּשוט און גרינג צו ויסשטימען, ווייַזונג נידעריק טונקל קראַנט (pA) סדר), אָבער די מעטאַל ילעקטראָוד וועט רעדוצירן די עפעקטיוו ליכט אַבזאָרפּשאַן געגנט פון די מיטל, אַזוי דער ענטפער איז נידעריקער ווי אנדערע סטראַקטשערז.

די InGaAs PIN פאָטאָדעטעקטאָר ינסערץ אַ ינטרינסיק שיכטע צווישן די פּ-טיפּ קאָנטאַקט שיכטע און די N-טיפּ קאָנטאַקט שיכטע, ווי געוויזן אין פיגורע (ב), וואָס ינקריסאַז די ברייט פון די דיפּלישאַן געגנט, אַזוי ראַדיאַטינג מער עלעקטראָן-לאָך פּערז און פאָרמינג אַ גרעסערע Photocurrent, אַזוי עס האט ויסגעצייכנט עלעקטראָן קאַנדאַקשאַן פאָרשטעלונג. אין 2007, A.Poloczek et al. געוויינט MBE צו וואַקסן אַ נידעריק-טעמפּעראַטור באַפער שיכטע צו פֿאַרבעסערן די ייבערפלאַך ראַפנאַס און באַקומען די לאַטאַס מיסמאַטש צווישן Si און InP. MOCVD איז געניצט צו ויסשטימען די InGaAs PIN סטרוקטור אויף די InP סאַבסטרייט, און די ריספּאַנסיוונאַס פון די מיטל איז געווען וועגן 0.57A /W. אין 2011, די אַרמי פֿאָרש לאַבאָראַטאָרי (ALR) געוויינט PIN פאָטאָדעטעקטאָרס צו לערנען אַ ליDAR ימאַדזשער פֿאַר נאַוויגאַציע, ויסמיידן שטערונג / צונויפשטויס, און קורץ-קייט ציל דיטעקשאַן / לעגיטימאַציע פֿאַר קליין אַנמאַנד ערד וועהיקלעס, ינאַגרייטיד מיט אַ נידעריק-קאָסטן מייקראַווייוו אַמפּלאַפייער שפּאָן וואָס באטייטיק ימפּרוווד די סיגנאַל-צו-ראַש פאַרהעלטעניש פון די InGaAs PIN פאָטאָדעטעקטאָר. אויף דעם באזע, אין 2012, ALR געוויינט דעם LiDAR ימאַדזשער פֿאַר ראָובאַץ, מיט אַ דיטעקשאַן קייט פון מער ווי 50 עם און אַ האַכלאָטע פון ​​256 × 128.

די InGaAsלאַווינע פאָטאָדעטעקטאָראיז אַ מין פון פאָטאָדעטעקטאָר מיט געווינען, די סטרוקטור פון וואָס איז געוויזן אין פיגורע (C). די עלעקטראָן-לאָך פּאָר באקומט גענוג ענערגיע אונטער דער קאַמף פון די עלעקטריק פעלד ין די דאַבלינג געגנט, אַזוי צו קאַלייד מיט די אַטאָם, דזשענערייט נייַ עלעקטראָן-לאָך פּערז, פאָרעם אַ לאַווינע ווירקונג, און מערן די ניט-יקוואַליבריאַם קאַריערז אין דעם מאַטעריאַל . אין 2013, George M געוויינט MBE צו וואַקסן לאַטאַס מאַטשט InGaAs און InAlAs אַלויז אויף אַן InP סאַבסטרייט, ניצן ענדערונגען אין צומיש זאַץ, עפּיטאַקסיאַל שיכטע גרעב און דאָפּינג צו מאַדזשאַלייטיד טראַנספּאָרט ענערגיע צו מאַקסאַמייז עלעקטראָשאָקק ייאַניזיישאַן בשעת מינאַמייזינג לאָך ייאַניזיישאַן. אין דער עקוויוואַלענט רעזולטאַט סיגנאַל געווינען, APD ווייזט נידעריקער ראַש און נידעריקער טונקל קראַנט. אין 2016, Sun Jianfeng עט על. געבויט אַ גאַנג פון 1570 nm לאַזער אַקטיוו ימידזשינג יקספּערמענאַל פּלאַטפאָרמע באזירט אויף די InGaAs לאַווינע פאָטאָדעטעקטאָר. די ינערלעך קרייַז פוןAPD פאָטאָדעטעקטאָרבאקומען עקאָוז און גלייַך רעזולטאַט דיגיטאַל סיגנאַלז, מאכן די גאנצע מיטל סאָליד. די יקספּערמענאַל רעזולטאַטן זענען געוויזן אין FIG. (ד) און (E). פיגורע (ד) איז אַ גשמיות פאָטאָ פון די ימאַגינג ציל, און פיגורע (E) איז אַ דריי-דימענשאַנאַל דיסטאַנסע בילד. מען קען קלאר זען אז די פענסטער שטח פון שטח C האט א געוויסע טיפקייט דיסטענס מיט שטח א און ב. די פּלאַטפאָרמע ריאַלייזיז דויפעק ברייט ווייניקער ווי 10 נס, איין דויפעק ענערגיע (1 ~ 3) מדזש אַדזשאַסטאַבאַל, ריסיווינג אָביעקטיוו פעלד ווינקל פון 2 °, יבערכאַזערונג אָפטקייַט פון 1 כז, דעטעקטאָר פליכט פאַרהעלטעניש פון וועגן 60%. דאַנק צו APD ס ינערלעך פאָטאָקוררענט געווינען, שנעל ענטפער, סאָליד גרייס, געווער און נידעריק פּרייַז, APD פאָטאָדעטעקטאָרס קענען זיין אַ סדר פון מאַגנאַטוד העכער אין דיטעקשאַן קורס ווי PIN פאָטאָדעטעקטאָרס, אַזוי די קראַנט מיינסטרים ליDAR איז דער הויפּט דאַמאַנייטאַד דורך לאַווינע פאָטאָדעטעקטאָרס.

קוילעלדיק, מיט די גיך אַנטוויקלונג פון InGaAs צוגרייטונג טעכנאָלאָגיע אין שטוב און אין אויסלאנד, מיר קענען סקילפאַלי נוצן MBE, MOCVD, LPE און אנדערע טעקנאַלאַדזשיז צו צוגרייטן גרויס-שטח הויך-קוואַליטעט InGaAs עפּיטאַקסיאַל שיכטע אויף InP סאַבסטרייט. InGaAs פאָטאָדעטעקטאָרס ויסשטעלונג נידעריק פינצטער קראַנט און הויך ריספּאַנסיוונאַס, די לאָואַסט פינצטער קראַנט איז נידעריקער ווי 0.75 pA/μm², די מאַקסימום ריספּאַנסיוונאַס איז אַרויף צו 0.57 A/W און האט אַ שנעל טראַנסיענט ענטפער (פּס סדר). די צוקונפֿט אַנטוויקלונג פון InGaAs פאָטאָדעטעקטאָרס וועט פאָקוס אויף די פאלגענדע צוויי אַספּעקץ: (1) InGaAs עפּיטאַקסיאַל שיכטע איז גלייַך דערוואַקסן אויף סי סאַבסטרייט. דערווייַל, רובֿ פון די מיקראָעלעקטראָניש דעוויסעס אין די מאַרק זענען סי באזירט, און די סאַבסאַקוואַנט ינאַגרייטיד אַנטוויקלונג פון InGaAs און Si באזירט איז דער גענעראַל גאַנג. סאַלווינג פּראָבלעמס אַזאַ ווי לאַטאַס מיסמאַטש און טערמאַל יקספּאַנשאַן קאָואַפישאַנט חילוק איז קריטיש פֿאַר די לערנען פון InGaAs / Si; (2) די 1550 נם ווייוולענגט טעכנאָלאָגיע איז דערוואַקסן, און די עקסטענדעד ווייוולענגט (2.0 ~ 2.5) μם איז דער צוקונפֿט פאָרשונג ריכטונג. מיט די פאַרגרעסערן פון אין קאַמפּאָונאַנץ, די לאַטאַס מיסמאַטש צווישן InP סאַבסטרייט און InGaAs עפּיטאַקסיאַל שיכטע וועט פירן צו מער ערנסט דיסלאָוקיישאַן און חסרונות, אַזוי עס איז נייטיק צו אַפּטאַמייז די מיטל פּראָצעס פּאַראַמעטערס, רעדוצירן די לאַטאַס חסרונות און רעדוצירן די מיטל פינצטער קראַנט.