RakenneIngaas -valodetektori
1980 -luvulta lähtien tutkijat kotona ja ulkomailla ovat tutkineet Ingaas -valodetektorien rakennetta, jotka on jaettu pääasiassa kolmeen tyyppiin. Ne ovat Ingaas-metalli-puolijohde-metalli-valodetektoria (MSM-PD), Ingaas PIN-Photodetector (PIN-PD) ja Ingaas Avalanche Photodetector (APD-PD). INGAA: n valodetektorien valmistusprosessissa ja kustannuksissa on merkittäviä eroja, joilla on erilaisia rakenteita, ja laitteen suorituskyvyssä on myös suuria eroja.
Ingaas-metalli-puolijohde-metallifotodetektori, kuvassa (a) esitetty, on erityinen rakenne, joka perustuu Schottky -risteykseen. Vuonna 1992 Shi et ai. Käytettiin matalapaineen metalli-orgaanista höyryfaasi-epitaksitekniikkaa (LP-Movpe) epitaksikerrosten kasvattamiseksi ja valmistetun INGAA: n MSM-valodetektorilla, jonka reaktiivisuus on 0,42 A/ W aallonpituudella 1,3 μm ja tumma virta, joka on pienempi kuin 5,6 PA/ μm² 1,5 V. vuonna 1996, Zhang et al. Käytetty kaasufaasimolekyylipalkin epitaksi (GSMBE) Inalas-Eningaas-inP-epitaksikerroksen kasvattamiseksi. INALAS-kerros osoitti korkeat resistiivisyysominaisuudet, ja kasvuolosuhteet optimoitiin röntgendiffraktion mittauksella, joten Ingaasin ja INALAS-kerroksen välinen hilan epäsuhta oli alueella 1 x 10⁻³. Tämä johtaa optimoituun laitteen suorituskykyyn tummanvirran ollessa alle 0,75 Pa/μm² 10 V: n ja nopean ohimenevän vasteen kohdalla jopa 16 ps: iin 5 V: ssä. Kokonaisuutena MSM -rakenne Fotodetector on yksinkertainen ja helppo integroida, mikä osoittaa alhaisen tumman virran (PA -järjestys), mutta metallielektrodi vähentää laitteen tehokasta valon imeytymisaluetta, joten vaste on alhaisempi kuin muut rakenteet.
InGAA: n PIN-fotodeteektori asettaa sisäisen kerroksen P-tyypin kosketuskerroksen ja N-tyypin kosketuskerroksen väliin, kuten kuvassa (B) esitetään, mikä lisää ehtymisalueen leveyttä, siten säteilee enemmän elektronireiän paria ja muodostaa suuremman valonkoron, joten sillä on erinomaista elektronien johdon suorituskykyä. Vuonna 2007 A.Poloczek et ai. Käytettiin MBE: n kasvattamiseen matalan lämpötilan puskurikerroksen kasvattamiseen pinnan karheuden parantamiseksi ja hilan epäsuhta SI: n ja INP: n välillä. MOCVD: tä käytettiin integroimaan InGAAS -nastarakenteen INP -substraattiin, ja laitteen reaktiivisuus oli noin 0,57a /W. Vuonna 2011 armeijan tutkimuslaboratorio (ALR) käytti PIN-valodetektoreita tutkimaan Lidar-kuvantajaa navigointiin, esteen/törmäyksen välttämiseen ja lyhyen kantaman kohteen havaitsemiseen/tunnistamiseen pienille miehittämättömille maa-ajoneuvoille. Tämän perusteella vuonna 2012 ARR käytti tätä Lidar -kuvantajaa robotteihin, havaitsemisalue oli yli 50 m ja resoluutio 256 × 128.
Ingaaslumivyöryon eräänlainen valodetektori, jolla on vahvistus, jonka rakenne on esitetty kuvassa (c). Elektronireiän pari saa tarpeeksi energiaa sähkökentän vaikutuksesta kaksinkertaistuvan alueen sisällä, jotta atomin törmäys, tuottaa uusia elektronireiän paria, muodostavat lumivyöryvaikutuksen ja kertovat materiaalin epätasapainotekniikan kantajat. Vuonna 2013 George M käytti MBE: tä kasvattamaan hila -sovitettuja InGaas- ja inalas -seoksia INP -substraatilla käyttämällä seoskoostumuksen, epitaksiaalikerroksen paksuuden ja seostamisen muutoksia moduloituun kantajaenergiaan elektrokokki -ionisaation maksimoimiseksi reikien ionisaation minimoimiseksi. Vastaavassa lähtösignaalin vahvistuksessa APD näyttää pienemmän kohinan ja pienemmän tumman virran. Vuonna 2016 Sun Jianfeng et ai. rakensi sarjan 1570 nm: n laser -aktiivisen kuvantamisalustan, joka perustuu Ingaas Avalanche Photodetector -sovellukseen. Sisäinen piiriAPD -valodetektoriVastaanotetut kaiut ja tulostetaan suoraan digitaalisia signaaleja, jolloin koko laite on kompakti. Koetulokset on esitetty kuviossa 1. (d) ja (e). Kuva (D) on fyysinen valokuva kuvantamiskohteesta ja kuva (E) on kolmiulotteinen etäisyyskuva. Voidaan selvästi nähdä, että alueen C ikkuna -alueella on tietty syvyysetäisyys alueen A ja B kanssa. Alusta toteuttaa pulssin leveyden alle 10 ns, yksi pulssienergia (1 ~ 3) MJ säädettävä, vastaanottava linssin kenttäkulma 2 °, toistotaajuus 1 kHz, ilmaisimen tullisuhde noin 60%. APD: n sisäisen valovirtavahvistuksen, nopean vasteen, kompaktin koon, kestävyyden ja alhaisen kustannuksen ansiosta APD -valodeektorit voivat olla suuruusluokkaa korkeampaa havaitsemisnopeudessa kuin PIN -valodetektorit, joten nykyinen valtavirran lidar hallitsee pääasiassa lumivyöryn valonsektorit.
Kaiken kaikkiaan INGAA: n valmistustekniikan nopea kehitys kotona ja ulkomailla voimme taitavasti käyttää MBE: tä, MOCVD: tä, LPE: tä ja muita tekniikoita laaja-alaisen korkealaatuisen InGAA: n epitaksiaalikerroksen valmistamiseksi INP-substraatilla. Ingaas -valodetektorit osoittavat alhaisen tumman virran ja korkean reaktiivisuuden, alhaisin tumma virta on alle 0,75 Pa/μm², suurin reagointikyky on jopa 0,57 A/W, ja sillä on nopea ohimenevä vaste (PS -järjestys). Ingaas -valodetektorien tuleva kehitys keskittyy seuraaviin kahteen näkökohtaan: (1) InGAA: n epitaksiaalikerros kasvatetaan suoraan Si -substraatilla. Tällä hetkellä suurin osa markkinoiden mikroelektronisista laitteista on SI -pohjaisia, ja seuraava IngAA: n ja SI -pohjaisen integroitu kehitys on yleinen suuntaus. Ratkaisuongelmia, kuten hilan epäsuhta ja lämpölaajennuskerroinerot, ovat ratkaisevan tärkeitä InGAA: n/Si: n tutkimukselle; (2) 1550 nm: n aallonpituustekniikka on ollut kypsä, ja laajennettu aallonpituus (2,0 ~ 2,5) μm on tulevaisuuden tutkimussuunta. Komponenttien lisääntymisen myötä Hilan epäsuhta INP -substraatin ja INGAA: n epitaksiaalikerroksen välillä johtaa vakavampaan dislokaatioon ja vikoihin, joten on tarpeen optimoida laiteprosessiparametrit, vähentää hilavirheitä ja vähentää laitteen tumman virran.
Viestin aika: toukokuu-06-2024