Muundo wa Photodetector ya IngaAS

Muundo waPhotodetector ya Ingaas

Tangu miaka ya 1980, watafiti nyumbani na nje ya nchi wamesoma muundo wa wapiga picha wa IngaAS, ambao umegawanywa katika aina tatu. Wao ni INGAAS chuma-semiconductor-chuma Photodetector (MSM-PD), Photodetector ya IngaAS (PIN-PD), na Photodetector ya INGAAS (APD-PD). Kuna tofauti kubwa katika mchakato wa upangaji na gharama ya picha za IngaAS zilizo na muundo tofauti, na pia kuna tofauti kubwa katika utendaji wa kifaa.

Metali ya chuma-semiconductor-chumaPhotodetector, iliyoonyeshwa kwenye takwimu (a), ni muundo maalum kulingana na makutano ya Schottky. Mnamo 1992, Shi et al. Kutumika kwa kiwango cha chini cha shinikizo la chuma-kikaboni mvuke awamu ya epitaxy (LP-MovPE) kukuza tabaka za epitaxy na kuandaa picha ya INGAAS MSM, ambayo ina mwitikio mkubwa wa 0.42 A/ W kwa wimbi la 1.3 μm na giza la chini kuliko 5.6 PA/ μm² saa 1.5 V. mnamo 1996. Kutumika kwa awamu ya gesi epitaxy epitaxy (GSMBE) kukuza safu ya inalas-ingaas-inp epitaxy. Safu ya Inalas ilionyesha sifa za hali ya juu, na hali ya ukuaji iliboreshwa na kipimo cha X-ray, ili mismatch ya kimiani kati ya IngaAs na tabaka za Inalas ilikuwa ndani ya safu ya 1 × 10⁻³. Hii inasababisha utendaji mzuri wa kifaa na giza la sasa chini ya 0.75 pa/μm² saa 10 V na majibu ya haraka hadi hadi 16 PS kwa 5 V. Kwa ujumla, muundo wa picha ya MSM ni rahisi na rahisi kuunganisha, kuonyesha giza la chini (mpangilio wa PA), lakini elektroni ya chuma itapunguza eneo bora la kunyonya la kifaa, kwa hivyo majibu ni ya chini kuliko muundo mwingine.

Photodetector ya IngaAS inaingiza safu ya ndani kati ya safu ya mawasiliano ya aina ya P na safu ya mawasiliano ya aina ya N, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro (B), ambayo huongeza upana wa mkoa wa kupungua, na hivyo inaangazia jozi zaidi ya shimo la elektroni na kuunda picha kubwa, kwa hivyo ina utendaji bora wa elektroni. Mnamo 2007, A.Poloczek et al. Kutumika MBE kukuza safu ya buffer ya joto la chini ili kuboresha ukali wa uso na kuondokana na mismatch ya kimiani kati ya Si na INP. MOCVD ilitumiwa kuunganisha muundo wa pini ya INGAAS kwenye substrate ya INP, na mwitikio wa kifaa ulikuwa karibu 0.57A /W. Mnamo mwaka wa 2011, Maabara ya Utafiti wa Jeshi (ALR) ilitumia picha za pini kusoma picha ya LIDAR kwa urambazaji, kizuizi/uzuiaji wa mgongano, na utambuzi wa lengo la muda mfupi/kitambulisho kwa magari madogo yasiyopangwa, yaliyojumuishwa na chip ya bei ya chini ya microwave ambayo iliboresha sana uwiano wa ishara-hadi-noise ya picha za picha za picha za picha. Kwa msingi huu, mnamo 2012, ALR ilitumia picha hii ya LiDAR kwa roboti, na safu ya kugundua ya zaidi ya 50 m na azimio la 256 × 128.

INGAASPhotodetector ya Avalancheni aina ya Photodetector na faida, muundo ambao umeonyeshwa kwenye takwimu (c). Jozi ya shimo la elektroni hupata nishati ya kutosha chini ya hatua ya uwanja wa umeme ndani ya mkoa unaozidi, ili kugongana na atomi, hutoa jozi mpya za shimo la elektroni, huunda athari ya athari, na kuzidisha wabebaji wasio na usawa katika nyenzo. Mnamo 2013, George M alitumia MBE kukua kimiani iliyofanana na ingaas na inalas kwenye sehemu ndogo ya INP, kwa kutumia mabadiliko katika muundo wa aloi, unene wa safu ya epitaxial, na kuzidisha nishati ya wabebaji ili kuongeza ionization ya elektrosho wakati wa kupunguza ionization ya shimo. Katika faida sawa ya ishara ya pato, APD inaonyesha kelele ya chini na chini ya giza la sasa. Mnamo mwaka wa 2016, Sun Jianfeng et al. Ilijengwa seti ya 1570 nm Laser Active Imaging Majaribio ya Jukwaa kulingana na Photodetector ya Ingaas Avalanche. Mzunguko wa ndani waPhotodetector ya APDImepokelewa kwa ishara na ishara za dijiti moja kwa moja, na kufanya kifaa chote kiwe sawa. Matokeo ya majaribio yanaonyeshwa kwenye Mtini. (d) na (e). Kielelezo (d) ni picha ya kawaida ya lengo la kufikiria, na takwimu (e) ni picha ya umbali wa pande tatu. Inaweza kuonekana wazi kuwa eneo la eneo la eneo C lina umbali fulani wa kina na eneo A na b. Jukwaa hutambua upana wa mapigo chini ya 10 ns, nishati moja ya kunde (1 ~ 3) MJ inayoweza kubadilishwa, ikipokea pembe ya uwanja wa 2 °, kurudia kwa kurudiwa kwa 1 kHz, uwiano wa ushuru wa karibu 60%. Shukrani kwa faida ya ndani ya APD, majibu ya haraka, saizi ya kompakt, uimara na gharama ya chini, picha za APD zinaweza kuwa agizo la kiwango cha juu katika kiwango cha kugundua kuliko picha za pini, kwa hivyo LIDAR ya sasa inaongozwa na wapiga picha wa avalanche.

Kwa jumla, na maendeleo ya haraka ya teknolojia ya maandalizi ya INGAAS nyumbani na nje ya nchi, tunaweza kutumia kwa ustadi MBE, MOCVD, LPE na teknolojia zingine kuandaa safu kubwa ya hali ya juu ya eneo la juu kwenye sehemu ndogo ya INP. Photodetectors za IngaAS zinaonyesha mwitikio wa chini wa giza wa sasa na wa hali ya juu, hali ya chini kabisa ya giza ni chini kuliko 0.75 pa/μm², mwitikio wa kiwango cha juu ni hadi 0.57 A/W, na ina majibu ya haraka ya haraka (agizo la PS). Ukuzaji wa baadaye wa picha za IngaAS utazingatia mambo mawili yafuatayo: (1) safu ya epitaxial ya INGAAS imepandwa moja kwa moja kwenye substrate ya SI. Kwa sasa, vifaa vingi vya microelectronic kwenye soko ni SI msingi, na maendeleo ya baadaye ya INaAS na Si msingi ni mwenendo wa jumla. Kutatua shida kama vile mismatch ya kimiani na tofauti ya upanuzi wa mafuta ni muhimu kwa utafiti wa INGAAS/SI; . Pamoja na ongezeko la vifaa, upungufu wa kimiani kati ya safu ya INP na safu ya epitaxial itasababisha kutengana na kasoro kubwa, kwa hivyo ni muhimu kuongeza vigezo vya mchakato wa kifaa, kupunguza kasoro za kimiani, na kupunguza kifaa cha giza sasa.