Struchtúr Photodetector Ingaas

StruchtúrPhotodetector Ingaas

Ó na 1980idí, tá taighdeoirí sa bhaile agus thar lear tar éis staidéar a dhéanamh ar struchtúr fhóta -theicteoirí InGaas, atá roinnte go príomha i dtrí chineál. Is iad atá iontu ingaAs Miotal-Miotal-Miotal-Miotal-Miotal-Miotal (MSM-PD), Photodetector PIN InGaas (PIN-PD), agus Photodetector Avalanche InGaas (APD-PD). Tá difríochtaí suntasacha i bpróiseas monaraithe agus i gcostas fhóta -théamaí InGaas le struchtúir éagsúla, agus tá difríochtaí móra i bhfeidhmíocht na bhfeistí freisin.

Miotal-Miotal-Miotal-Miotal-Miotal-Miotal Miotalfóta -mheastóir, a thaispeántar i bhFíor (a), is struchtúr speisialta é bunaithe ar acomhal Schottky. I 1992, Shi et al. D'úsáid sé Teicneolaíocht Epitaxy Epitaxy Technces (LP-MovPE) brú íseal-orgánach chun sraitheanna epitaxy a fhás agus chun fóta-fhótagrafóir InGaAS a ullmhú, a bhfuil ardfhreagrúlacht 0.42 A/ W aige ag tonnfhad 1.3 μm agus sruth dorcha níos ísle ná 5.6 PA/ μm² ag 1.5 V. i 1996, Zhang et al. Úsáideadh an chéim mhóilíneach chéim mhóilíneach (GSMBE) chun an ciseal inlas-sangaas-INP a fhás. Léirigh an ciseal inalas tréithe ardfhriotaíochta, agus rinneadh na coinníollacha fáis a bharrfheabhsú trí thomhas díraonta X-ghathaithe, ionas go raibh an neamhréir laitíse idir ingaaas agus sraitheanna inalas laistigh de raon 1 × 10⁻³. Is é an toradh a bhíonn air seo ná feidhmíocht na bhfeistí optamaithe le sruth dorcha faoi bhun 0.75 pA/μm² ag 10 V agus freagra neamhbhuan tapa suas le 16 ps ag 5 V. Ar an iomlán, tá an struchtúr MSM simplí agus éasca le comhtháthú, ag taispeáint sruth dorcha dorcha (ordú PA), ach laghdóidh an leictreoid miotail an limistéar ionsúcháin solais éifeachtach den fheiste, mar sin tá an fhreagairt níos ísle ná struchtúir eile.

Cuireann an PIN IGAAS POTODETETORTOGES ciseal intreach idir an ciseal teagmhála de chineál P agus an ciseal teagmhála de chineál N, mar a thaispeántar i bhFigiúr (b), a mhéadaíonn leithead an réigiúin ídithe, rud a fhágann go bhfuil níos mó péirí leictreon ann agus a chruthaíonn fótachóip níos mó, mar sin tá feidhmíocht chonduction leictreon den scoth ann. I 2007, A.Poloczek et al. Úsáidtear MBE chun ciseal maolánach ísealteochta a fhás chun an gharbha dromchla a fheabhsú agus chun an neamhréir laitíse idir Si agus INP a shárú. Baineadh úsáid as MOCVD chun struchtúr bioráin InGaas a chomhtháthú ar an tsubstráit InP, agus ba é freagrúlacht na feiste ná 0.57A /W. In 2011, d'úsáid Saotharlann Taighde an Airm (ALR) fóta-théamaí bioráin chun staidéar a dhéanamh ar íomháóir LiDAR le haghaidh loingseoireachta, seachaint bacainn/imbhuailte, agus braite/sainaithint sprice gearrthréimhsí le haghaidh feithiclí talún beaga gan foireann, comhtháite le sliseanna aimplitheoirí micreathonnach ar chostas íseal a chuir feabhas suntasach ar an gcóimheas comhartha-go-torann de chuid an ingaas Pin Pintetector. Ar an mbonn seo, in 2012, d'úsáid ALR an íomháóir LiDAR seo le haghaidh robots, le raon braite de níos mó ná 50 m agus rún 256 × 128.

An ingaasPhotodetector Avalancheis cineál fóta -fhóta -ordaithe é le gnóthachan, agus léirítear a struchtúr i bhFíor (c). Faigheann an péire leictreon go leor fuinnimh faoi ghníomh an réimse leictrigh taobh istigh den réigiún dúbailte, chun imbhualadh leis an adamh, cruthaíonn sé péirí leictreon-pholl nua, cruthaíonn siad éifeacht avalanche, agus iolraíonn sé na hiompróirí neamh-chothromaíochta san ábhar. In 2013, d'úsáid George M MBE chun laitíse a fhás a mheaitseáil le cóimhiotail Ingaaas agus inAlas ar fhoshraith INP, ag baint úsáide as athruithe i gcomhdhéanamh cóimhiotail, tiús ciseal eipideach, agus dópáil le fuinneamh iompróra modhnaithe chun ianú leictreoc a uasmhéadú agus an t -ianú poll a íoslaghdú. Ag an ngnóthachan comhartha aschuir coibhéiseach, taispeánann APD torann níos ísle agus sruth dorcha dorcha níos ísle. In 2016, Sun Jianfeng et al. Tógadh sraith de 1570 n -ardán turgnamhach íomháithe gníomhach léasair nm bunaithe ar fhóta -fhótaire Ingaas Avalanche. Ciorcad inmheánach naPhotodetector APDMacallaí a fuarthas agus comharthaí digiteacha a aschur go díreach, ag déanamh an fheiste iomlán. Taispeántar na torthaí turgnamhacha i bhFíor. (d) agus (e). Is grianghraf fisiciúil den sprioc íomháithe é Figiúr (d), agus is íomhá tríthoiseach é Figiúr (E). Is féidir a fheiceáil go soiléir go bhfuil achar doimhneachta áirithe ag achar fuinneoige Limistéar C le limistéar A agus B. Tuigeann an t -ardán leithead cuisle níos lú ná 10 ns, fuinneamh cuisle aonair (1 ~ 3) MJ inchoigeartaithe, uillinn allamuigh lionsa 2 °, minicíocht athrá de 1 kHz, cóimheas dleachta brathadóra de thart ar 60%. A bhuíochas le gnóthachan fótachógach inmheánach APD, freagairt thapa, méid dlúth, marthanacht agus costas íseal, is féidir le fóta -fhóta -mheastóirí APD a bheith ina n -ord méadaíochta níos airde i ráta braite ná mar a bhíonn ag fóta -fhóta -théamaí, mar sin is é fóta -fhóta -fhóta -avalanche is mó a bhíonn an lidar príomhshrutha reatha.

Tríd is tríd, le forbairt thapa ar theicneolaíocht ullmhúcháin InGaas sa bhaile agus thar lear, is féidir linn MBE, MOCVD, LPE agus teicneolaíochtaí eile a úsáid go sciliúil chun ciseal epitaxial InGaas ardcháilíochta a ullmhú ar fhoshraith INP. Taispeánann Photodetectors InGaas sofhreagracht reatha dorcha agus ardfhreagrúlacht, tá an sruth dorcha is ísle níos ísle ná 0.75 pA/μm², tá an t -uasfhreagrúlacht suas le 0.57 A/W, agus tá freagra tapa neamhbhuan (ordú PS) aige. Díreoidh forbairt amach anseo ar fhóta -theicteoirí InGaas ar an dá ghné seo a leanas: (1) Fástar ciseal epitaxial InGaas go díreach ar fhoshraith IR. Faoi láthair, tá an chuid is mó de na feistí micrileictreonacha sa mhargadh bunaithe ar IR, agus is é an fhorbairt chomhtháite ina dhiaidh sin ingaas agus Si -bhunaithe an treocht ghinearálta. Tá sé ríthábhachtach fadhbanna a réiteach, mar shampla mí -oiriúnú laitíse agus difríocht chomhéifeacht leathnaithe theirmeach chun staidéar a dhéanamh ar Ingaas/Si; (2) Tá an teicneolaíocht tonnfhaid 1550 nm aibí, agus is é an tonnfhad sínte (2.0 ~ 2.5) μm an treo taighde amach anseo. Leis an méadú ar chomhpháirteanna, beidh díláithriú agus lochtanna níos tromchúisí mar thoradh ar an neamhréir laitíse idir foshraith INP agus ciseal ingaas, mar sin tá sé riachtanach paraiméadair phróisis an fheiste a bharrfheabhsú, na lochtanna laitíse a laghdú, agus an gléas a laghdú reatha dorcha.