Struchtúr an Fhótabhrathadóir InGaAs

StruchtúrBrathadóir fótachódóra InGaAs
Ó na 1980idí i leith, tá taighdeoirí ag déanamh staidéir ar struchtúr brathadóirí fóta InGaAs, ar féidir iad a achoimriú i dtrí phríomhchineál: miotal InGaAs, miotal leathsheoltórabrathadóirí grianghraf(MSM-PD), InGaAsBrathadóirí fótachód PIN(PIN-PD), agus InGaAsbrathadóirí fóta-sneachta(APD-PD). Tá difríochtaí suntasacha i bpróiseas táirgthe agus i gcostas brathadóirí fóta-fhóta InGaAs le struchtúir éagsúla, agus tá difríochtaí suntasacha i bhfeidhmíocht na ngléasanna freisin.
Taispeántar léaráid scéimeach de struchtúr fóta-bhrathadóir leathsheoltóra miotail InGaAs sa fhigiúr, ar struchtúr speisialta é atá bunaithe ar acomhal Schottky. Sa bhliain 1992, bhain Shi et al. úsáid as teicneolaíocht eipitacsach céim gaile orgánach miotail ísealbhrú (LP-MOVPE) chun sraitheanna eipitacsacha a fhás agus fóta-bhrathadóirí MSM InGaAs a ullmhú. Tá freagrúlacht ard de 0.42 A/W ag an bhfeiste ag tonnfhad 1.3 μ m agus sruth dorcha níos lú ná 5.6 pA/μ m ² ag 1.5 V. Sa bhliain 1996, bhain taighdeoirí úsáid as eipitacsach bhíoma móilíneach céim gháis (GSMBE) chun sraitheanna eipitacsacha InGaAs InP InAlAs a fhás, a léirigh tréithe arda friotaíochta. Rinneadh na coinníollacha fáis a bharrfheabhsú trí thomhais difreactachta X-gha, rud a d'eascair mí-oiriúnú laitíse idir sraitheanna InGaAs agus InAlAs laistigh den raon 1 × 10⁻³. Mar thoradh air sin, rinneadh feidhmíocht na feiste a bharrfheabhsú, le sruth dorcha níos lú ná 0.75 pA/μ m² ag 10 V agus freagairt thapa neamhbhuan de 16 ps ag 5 V. Tríd is tríd, tá struchtúr simplí agus éasca le comhtháthú ag an bhfóta-bhrathadóir struchtúir MSM, ag taispeáint sruth dorcha níos ísle (leibhéal pA), ach laghdaíonn an leictreoid miotail an limistéar ionsúcháin solais éifeachtach sa fheiste, rud a fhágann freagrúlacht níos ísle i gcomparáid le struchtúir eile.

Tá ciseal intreach curtha isteach sa bhrathadóir fótagrafaíochta PIN InGaAs idir an ciseal teagmhála cineál-P agus an ciseal teagmhála cineál-N, mar a thaispeántar sa fhigiúr, rud a mhéadaíonn leithead an réigiúin ídithe, rud a radaíonn níos mó péirí poill leictreon agus a chruthaíonn fótachruth níos mó, agus a léiríonn seoltacht leictreonach den scoth. Sa bhliain 2007, d'úsáid taighdeoirí MBE chun ciseal maolánach ísealteochta a fhás, rud a fheabhsaigh garbhacht dromchla agus a sháraigh mí-oiriúnú laitíse idir Si agus InP. Chomhtháthaigh siad struchtúir PIN InGaAs ar foshraitheanna InP ag baint úsáide as MOCVD, agus ba é freagrúlacht na feiste thart ar 0.57 A/W. Sa bhliain 2011, d'úsáid taighdeoirí brathadóirí fótagrafaíochta PIN chun gléas íomháithe LiDAR gearr-raoin a fhorbairt le haghaidh loingseoireachta, seachaint constaicí/imbhuailte, agus braite/aitheantas spriocanna feithiclí beaga talún gan fhoireann. Comhtháthaíodh an gléas le sliseanna aimplitheora micreathonnta ar chostas íseal, rud a fheabhsaigh go suntasach cóimheas comhartha-go-torann brathadóirí fótagrafaíochta PIN InGaAs. Ar an mbonn seo, in 2012, chuir taighdeoirí an gléas íomháithe LiDAR seo i bhfeidhm ar róbónna, le raon braite os cionn 50 méadar agus taifeach méadaithe go 256 × 128.
Is cineál fóta-bhrathadóir le gnóthachan é brathadóir fóta-sneachta maidhme InGaAs, mar a thaispeántar sa léaráid struchtúir. Faigheann péirí poill leictreon dóthain fuinnimh faoi ghníomh an réimse leictrigh laistigh den réigiún dúbailte, agus imbhuaileann siad le hadaimh chun péirí poill leictreon nua a ghiniúint, rud a chruthaíonn éifeacht maidhme sneachta agus a dhúblaíonn na hiompróirí luchta neamhchothromaíochta san ábhar. In 2013, d'úsáid taighdeoirí MBE chun cóimhiotail InGaAs agus InAlAs meaitseáilte laitíse a fhás ar foshraitheanna InP, ag modhnú fuinneamh iompróra trí athruithe i gcomhdhéanamh cóimhiotail, tiús ciseal eipitacsach, agus dópáil, ag uasmhéadú ianúcháin leictrocsaile agus ag íoslaghdú ianúcháin poill. Faoi ghnóthachan comhartha aschuir choibhéiseach, taispeánann APD torann íseal agus sruth dorcha níos ísle. In 2016, thóg taighdeoirí ardán turgnamhach íomháithe gníomhaí léasair 1570 nm bunaithe ar bhrathadóirí fóta-sneachta maidhme InGaAs. Ciorcad inmheánach anBrathadóir fótachódóra APDmacallaí faighte agus comharthaí digiteacha a aschur go díreach, rud a fhágann go bhfuil an gléas iomlán dlúth. Taispeántar na torthaí turgnamhacha i bhFíor (d) agus (e). Is grianghraf fisiceach den sprioc íomháithe é Fíor (d), agus is íomhá achair thríthoiseach é Fíor (e). Is léir go bhfuil achar doimhneachta áirithe ag limistéar na fuinneoige i gCrios C ó Chriosanna A agus B. Baintear amach leithead cuisle níos lú ná 10 ns, fuinneamh cuisle aonair inchoigeartaithe (1-3) mJ, uillinn réimse radhairc de 2 ° do na lionsaí tarchuir agus glactha, ráta athrá de 1 kHz, agus timthriall dualgais braiteora de thart ar 60%. A bhuíochas leis an ngnóthachan fótachreatha inmheánach, an freagairt thapa, an méid dlúth, an marthanacht, agus an costas íseal de APD, is féidir le fótachóbrathadóirí APD ráta braite a bhaint amach atá ord méide amháin níos airde ná fótachóbrathadóirí PIN. Dá bhrí sin, úsáideann an radar léasair príomhshrutha fótachóbrathadóirí maidhme sneachta den chuid is mó faoi láthair.