די סטרוקטור פון InGaAs פאָטאָדעטעקטאָר

די סטרוקטור פוןInGaAs פאָטאָדעטעקטאָר
זינט די 1980ער יארן, האבן פארשער שטודירט די סטרוקטור פון InGaAs פאטאדעטעקטארן, וואס קענען צוזאמענגענומען ווערן אין דריי הויפט טיפן: InGaAs מעטאל האלב-קאנדוקטאר מעטאלפאָטאָדעטעקטאָרס(MSM-PD), InGaAsפּין פאָטאָדעטעקטאָרן(PIN-PD), און InGaAsלאַווינע פאָטאָדעטעקטאָרן(APD-PD). עס זענען דא באַדייטנדיקע אונטערשיידן אין דעם פּראָדוקציע פּראָצעס און קאָסטן פון InGaAs פאָטאָדעטעקטאָרן מיט פאַרשידענע סטרוקטורן, און עס זענען אויך דא באַדייטנדיקע אונטערשיידן אין דיווייס פאָרשטעלונג.
די סכעמאַטישע דיאַגראַמע פון ​​InGaAs מעטאַל האַלב-קאָנדוקטאָר מעטאַל פאָטאָדעטעקטאָר סטרוקטור ווערט געוויזן אין דער פיגור, וואָס איז אַ ספּעציעלע סטרוקטור באַזירט אויף שאָטקי דזשאַנקשאַן. אין 1992, האָבן שי און אַנדערע גענוצט נידעריק-דרוק מעטאַל אָרגאַניש פארע פאַזע עפּיטאַקסי (LP-MOVPE) טעכנאָלאָגיע צו וואַקסן עפּיטאַקסיאַל לייַערס און צוגרייטן InGaAs MSM פאָטאָדעטעקטאָרס. די דעווייס האט אַ הויך רעספּאָנסיוויטי פון 0.42 A/W ביי אַ כוואַליע לענג פון 1.3 μ m און אַ טונקל קראַנט פון ווייניקער ווי 5.6 pA/μ m ² ביי 1.5 V. אין 1996, האָבן פאָרשער גענוצט גאַז-פאַזע מאָלעקולאַר שטראַל עפּיטאַקסי (GSMBE) צו וואַקסן InAlAs InGaAs InP עפּיטאַקסיאַל לייַערס, וואָס האָבן אויסגעשטעלט הויך קעגנשטעל קעראַקטעריסטיקס. די וווּקס באדינגונגען זענען אָפּטימיזירט דורך X-שטראַל דיפראַקשאַן מעסטונגען, ריזאַלטינג אין אַ לאַטיס מיסמאַטש צווישן InGaAs און InAlAs לייַערס אין די קייט פון 1 × 10 ⁻ ³. אלס רעזולטאט, איז די אפאראט'ס פאָרשטעלונג אָפּטימיזירט געוואָרן, מיט אַ טונקל-שטראָם פון ווייניקער ווי 0.75 pA/μ m² ביי 10 V און אַ שנעלער טראַנזיענטער רעאַקציע פון ​​16 ps ביי 5 V. אין אַלגעמיין, האט דער MSM סטרוקטור פאָטאָדעטעקטאָר אַ פּשוטע און גרינג צו אינטעגרירן סטרוקטור, וואָס ווייַזט אַ נידעריקער טונקל-שטראָם (pA לעוועל), אָבער די מעטאַל עלעקטראָד ראַדוסירט די עפעקטיווע ליכט אַבזאָרפּציע שטח פון דעם אפאראט, וואָס רעזולטירט אין אַ נידעריקער רעאַקציעס קאַמפּערד צו אַנדערע סטרוקטורן.

דער InGaAs PIN פאָטאָדעטעקטאָר האט אַן אינטרינסישע שיכט איינגעשטעלט צווישן דעם P-טיפּ קאָנטאַקט שיכט און דעם N-טיפּ קאָנטאַקט שיכט, ווי געוויזן אין דער פיגור, וואָס פאַרגרעסערט די ברייט פון דער דיפּלישאַן געגנט, דערמיט שטראַלנדיק מער עלעקטראָן לאָך פּאָרן און פאָרמינג אַ גרעסערע פאָטאָשטראָם, אַזוי אויסשטעלנדיק אַן אויסגעצייכנטע עלעקטראָנישע קאַנדאַקטיוויטי. אין 2007, האָבן פאָרשער גענוצט MBE צו וואַקסן נידעריק-טעמפּעראַטור באַפער שיכטן, פֿאַרבעסערן ייבערפלאַך ראַפנאַס און באַזיגן גיטער מיסמאַטש צווישן Si און InP. זיי האָבן ינטאַגרירט InGaAs PIN סטרוקטורן אויף InP סאַבסטראַטן ניצן MOCVD, און די רעספּאָנסיוויטי פון דעם מיטל איז געווען אַפּפּראָקסימאַטלי 0.57 A/W. אין 2011, האָבן פאָרשער גענוצט PIN פאָטאָדעטעקטאָרן צו אַנטוויקלען אַ קורץ-רייכווייט LiDAR בילדגעבונג מיטל פֿאַר נאַוויגאַציע, שטערונג/קאָליזיע אַוווידאַנס, און ציל דעטעקשאַן/דערקענונג פון קליינע אַנמאַניד ערד וועהיקלעס. דער מיטל איז געווען ינטאַגרירט מיט אַ נידעריק-קאָסט מייקראַווייוו אַמפּליפייער טשיפּ, באַדייטנד פֿאַרבעסערנדיק די סיגנאַל-צו-ראַש פאַרהעלטעניש פון InGaAs PIN פאָטאָדעטעקטאָרן. אויף דעם באזיס, אין 2012, האבן פארשער אנגעווענדעט דעם LiDAR בילדגעבונג דעווייס צו ראָבאָטן, מיט א דעטעקציע קייט פון איבער 50 מעטער און א רעזאָלוציע פארגרעסערט צו 256 × 128.
InGaAs לאַווינע פאָטאָדעטעקטאָר איז אַ טיפּ פאָטאָדעטעקטאָר מיט געווינס, ווי געוויזן אין דער סטרוקטור דיאַגראַמע. עלעקטראָן לאָך פּאָרן באַקומען גענוג ענערגיע אונטער דער אַקציע פון ​​דעם עלעקטרישן פעלד אין דער פאַרדאָפּלטער געגנט, און קאָלידירן מיט אַטאָמען צו דזשענערירן נייע עלעקטראָן לאָך פּאָרן, פאָרמינג לאַווינע ווירקונג און פאַרדאָפּלט די ניט-גלייכגעוויכט אָפּצאָל טרעגער אין דעם מאַטעריאַל. אין 2013, האָבן פאָרשער גענוצט MBE צו וואַקסן גיטער-געמאַטשט InGaAs און InAlAs אַלויז אויף InP סאַבסטראַטן, מאָדולייטינג טרעגער ענערגיע דורך ענדערונגען אין אַלוימ קאָמפּאָזיציע, עפּיטאַקסיאַל שיכט גרעב, און דאָפּינג, מאַקסאַמייזינג עלעקטראָשאָק ייאַניזיישאַן בשעת מינאַמייזינג לאָך ייאַניזיישאַן. אונטער עקוויוואַלענט רעזולטאַט סיגנאַל געווינס, APD ווייזט נידעריק ראַש און נידעריקער טונקל קראַנט. אין 2016, האָבן פאָרשער קאַנסטרוקט אַ 1570 נם ​​לאַזער אַקטיוו ימאַגינג עקספּערימענטאַל פּלאַטפאָרמע באזירט אויף InGaAs לאַווינע פאָטאָדעטעקטאָרס. די ינערלעך קרייַז פון דיAPD פאָטאָדעטעקטאָרבאַקומען עכאָס און גלייך אַרויסגעבן דיגיטאַל סיגנאַלן, מאכן די גאנצע מיטל קאָמפּאַקט. די עקספּערימענטאַל רעזולטאַטן זענען געוויזן אין פיגורן (ד) און (ה). פיגור (ד) איז אַ גשמיות פאָטאָ פון די בילדגעבונג ציל, און פיגור (ה) איז אַ דריי-דימענשאַנאַל דיסטאַנס בילד. עס קען קלאר געזען ווערן אַז די פֿענצטער געגנט אין זאָנע C האט אַ זיכער טיפקייַט דיסטאַנס פון זאָנעס A און B. דעם פּלאַטפאָרמע דערגרייכט אַ פּולס ברייט פון ווייניקער ווי 10 ns, אַדזשאַסטאַבאַל איין פּולס ענערגיע (1-3) mJ, אַ פעלד פון מיינונג ווינקל פון 2 ° פֿאַר די טראַנסמיטינג און ריסיווינג לענסעס, אַ ריפּעטישאַן קורס פון 1 kHz, און אַ דעטעקטאָר דוטי ציקל פון בעערעך 60%. דאַנק צו די ינערלעך פאָטאָקראַנט געווינען, שנעל ענטפער, קאָמפּאַקט גרייס, געווער, און נידעריק קאָסטן פון APD, APD פאָטאָדעטעקטאָרס קענען דערגרייכן אַ דעטעקשאַן קורס וואָס איז איין סדר פון מאַגניטוד העכער ווי PIN פאָטאָדעטעקטאָרס. דעריבער, דערווייַל די מיינסטרים לאַזער ראַדאַר דער הויפּט ניצט לאַווינע פאָטאָדעטעקטאָרס.