Struktūra„Ingaas“ fotodetektorius
Nuo devintojo dešimtmečio tyrėjai namuose ir užsienyje ištyrė „InGaas“ fotodetektorių, kurie daugiausia suskirstyta į tris tipus, struktūrą. Jie yra „Ingaas“ metalo-semiklaidinių metalų fotodetektorių (MSM-PD), „Ingaas PIN“ fotodetektorius (PIN-PD) ir „Ingaas Avalanche“ fotodetektorius (APD-PD). Yra labai skirtingi „InGaas“ fotodetektorių, turinčių skirtingas struktūras, gamybos procesą ir kainą, taip pat yra didelių prietaisų veikimo skirtumų.
„Ingaas“ metalo semiklaidinis metalasfotodetektorius, parodyta a) paveiksle yra ypatinga struktūra, pagrįsta Schottky sankryža. 1992 m. Shi ir kt. Naudojama žemo slėgio metalo-organinių garų fazių epitaksijos technologija (LP-MOVPE), kad būtų galima auginti epitaksijos sluoksnius ir paruošti „Ingaas MSM“ fotodetektorių, kurio labai reaguoja 0,42 A/W, kai bangos ilgis yra 1,3 μm, o tamsi mažesnė nei 5,6 PA/W bangos ilgis ir tamsi mažesnė nei 5,6 PA/W. μm² esant 1,5 V. 1996 m., Zhang ir kt. Naudota dujų fazės molekulinės spindulio epitaksija (GSMBE), kad būtų galima auginti „Inalas-Inkaas-InP“ epitaksijos sluoksnį. „Inalas“ sluoksnis parodė didelę varžos charakteristiką, o augimo sąlygos buvo optimizuotos rentgeno spindulių difrakcijos matavimais, todėl gardelės neatitikimas tarp „IngaaS“ ir „Inalas“ sluoksnių buvo 1 × 10⁻³. Tai lemia optimizuotą prietaiso veikimą, kai tamsi srovė mažesnė nei 0,75 PA/μm² esant 10 V, o greitas trumpalaikis atsakas iki 16 ps esant 5 V. Apskritai MSM struktūros fotodetektorius yra paprastas ir lengvai integruotas, parodantis žemą tamsią srovę (PA Užsakykite), tačiau metalinis elektrodas sumažins veiksmingą prietaiso šviesos absorbcijos plotą, taigi atsakas yra mažesnis nei kitų struktūrų.
„Ingaas PIN“ fotodetektorius įterpia vidinį sluoksnį tarp p tipo kontaktinio sluoksnio ir N tipo kontaktinio sluoksnio, kaip parodyta b paveiksle, kuris padidina išeikvojimo srities plotį, taip spinduliuodamas daugiau elektronų skylių porų ir formuojant a Didesnis foto srautas, todėl jis pasižymi puikiu elektronų laidumu. 2007 m. A.Poloczek ir kt. Naudojamas MBE, siekiant užauginti žemos temperatūros buferio sluoksnį, kad pagerintų paviršiaus šiurkštumą ir įveiktų gardelės neatitikimą tarp SI ir INP. MOCVD buvo naudojamas integruoti „InGaas“ kaiščio struktūrą ant INP substrato, o prietaiso reakcija buvo apie 0,57A /m. 2011 m. Armijos tyrimų laboratorija (ALL) naudojo PIN fotodetektorius, norėdami ištirti „LiDAR“ vaizdą navigacijai, kliūčių/susidūrimo vengimui ir mažų nepilotuojamų antžeminių transporto priemonių taikinio aptikimo/identifikavimo, integruotos su nebrangaus mikrobangų stiprintuvo mikroschemų, kuris, kuris yra mažas bepilotų antžeminių transporto priemonių. žymiai pagerino „InGaas PIN“ fotodetektoriaus signalo ir triukšmo santykį. Tuo remiantis 2012 m. „All“ naudojo šį „LiDAR“ vaizdą robotams, kurio aptikimo diapazonas buvo didesnis nei 50 m, o skiriamoji geba buvo 256 × 128.
Ingaasas„Avalanche“ fotodetektoriusyra savotiškas fotodetektorius, turintis padidėjimą, kurio struktūra parodyta c paveiksle. Elektroninių skylių pora gauna pakankamai energijos, veikiant elektriniam laukui dvigubinančioje srityje, kad susidurtų su atomu, generuotų naujas elektronų skylių poras, sudarytų lavinos efektą ir padaugintų medžiagos ne pusiausvyros nešiklius. . 2013 m. George'as M panaudojo MBE, norėdamas auginti grotelių suderintus „InGaas“ ir „Inalas“ lydinius ant INP substrato, naudodama lydinio sudėties pokyčius, epitaksinio sluoksnio storio ir dopingo moduliuotos nešiklio energijos pokyčius, kad būtų maksimaliai padidinta elektrosako jonizacija, tuo pačiu sumažinant skylių jonizaciją. Esant lygiaverčio išėjimo signalo padidėjimui, APD rodo mažesnį triukšmą ir mažesnę tamsią srovę. 2016 m. Sun Jianfeng ir kt. Sukūrė 1570 nm lazerinio aktyvaus vaizdavimo eksperimentinės platformos rinkinį, pagrįstą „Ingaas Avalanche“ fotodetektoriumi. Vidinė grandinėAPD fotodetektoriusGauti aidai ir tiesiogiai išvesti skaitmeninius signalus, todėl visas įrenginys tampa kompaktiškas. Eksperimento rezultatai parodyti Fig. (d) ir (e). (D) paveikslas yra fizinė vaizdavimo taikinio nuotrauka, o (e) paveikslas yra trimatis atstumo vaizdas. Galima aiškiai pamatyti, kad C srities lango plotas turi tam tikrą gylio atstumą su A ir B sritimi. Platforma realizuoja mažesnį nei 10 ns impulsų plotį, vienos impulsų energiją (1 ~ 3) MJ, reguliuojamą, gaunantį 2 ° objektyvo lauko kampą, pakartojimo dažnis 1 kHz, detektoriaus darbo santykis yra apie 60%. Dėl APD vidinio fotokuliacinio padidėjimo, greito atsako, kompaktiško dydžio, ilgaamžiškumo ir mažų išlaidų, APD fotodetektoriai gali būti didesni už aptikimo greitį nei kaiščio fotodetektoriai, todėl dabartiniame pagrindiniame LIDAR daugiausia dominuoja „Avalanche“ fotodetektoriai.
Apskritai, sparčiai plėtoję „InGaas“ paruošimo technologiją namuose ir užsienyje, mes galime sumaniai naudoti MBE, MOCVD, LPE ir kitas technologijas, kad paruoštume aukštos kokybės aukštos kokybės „InGaAs“ epitaksinį sluoksnį INP substrate. „Ingaas“ fotodetektoriai pasižymi mažu tamsios srovės ir dideliu reagavimu, mažiausia tamsioji srovė yra mažesnė nei 0,75 PA/μm², maksimalus reagavimas yra iki 0,57 A/W ir turi greitą trumpalaikį atsaką (PS tvarka). Ateityje „InGaas“ fotodetektorių vystymasis sutelks dėmesį į šiuos du aspektus: (1) „IngaaS“ epitaksinis sluoksnis yra tiesiogiai auginamas SI substrate. Šiuo metu dauguma rinkoje esančių mikroelektroninių prietaisų yra pagrįsti SI, o vėlesnė integruota „InGaas“ ir „Si“ pagrindu yra pagrindinė tendencija. Norint ištirti Ingaas/SI, labai svarbu išspręsti problemas, tokias kaip grotelių neatitikimas ir šiluminio išsiplėtimo koeficiento skirtumas; (2) 1550 nm bangos ilgio technologija buvo subrendusi, o prailgintas bangos ilgis (2,0 ~ 2,5) μm yra būsima tyrimų kryptis. Padidėjus komponentams, gardelės neatitikimas tarp INP substrato ir „InGaas“ epitaksinio sluoksnio sukels rimtesnius dislokaciją ir defektus, todėl būtina optimizuoti prietaiso proceso parametrus, sumažinti gardelės defektus ir sumažinti prietaiso tamsiąją srovę.
Pašto laikas: 2012 m. Gegužė-06