โครงสร้างของIngaas PhotoDetector
ตั้งแต่ปี 1980 นักวิจัยทั้งที่บ้านและต่างประเทศได้ศึกษาโครงสร้างของเครื่องตรวจจับแสง Ingaas ซึ่งส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นสามประเภท พวกเขาคือ Ingaas metic-semiconductor-metal photodetector (MSM-PD), photodetector pin pin (PIN-PD) และ Ingaas Avalanche PhotoDetector (APD-PD) มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในกระบวนการผลิตและค่าใช้จ่ายของเครื่องตรวจจับแสง Ingaas ที่มีโครงสร้างที่แตกต่างกันและยังมีความแตกต่างอย่างมากในประสิทธิภาพของอุปกรณ์
Ingaas Metal-Semiconductor-metalเครื่องตรวจจับแสงแสดงในรูป (a) เป็นโครงสร้างพิเศษตามทางแยก Schottky ในปี 1992 Shi และคณะ ใช้เทคโนโลยี epitaxy เฟสแรงดันต่ำ-อินทรีย์ (LP-MOVPE) เพื่อขยายชั้น epitaxy และการเตรียมการของ Ingaas msm msm photodetector ซึ่งมีการตอบสนองสูง 0.42 a/ w ที่ความยาวคลื่น 1.3 μmและกระแสมืดต่ำกว่า 5.6 pa/ μm²ที่ 1.5 V. ในปี 1996, Zhang et al Epitaxy ลำแสงโมเลกุลของแก๊ส (GSMBE) เพื่อขยายชั้น epitaxy Inp-ingaas-Inp ชั้น Inalas มีลักษณะความต้านทานสูงและเงื่อนไขการเจริญเติบโตได้รับการปรับให้เหมาะสมโดยการวัดการเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์เพื่อให้ขัดแตะไม่ตรงกันระหว่าง Ingaas และชั้น Inalas อยู่ในช่วง 1 ×10⁻³ สิ่งนี้ส่งผลให้ประสิทธิภาพของอุปกรณ์ที่ได้รับการปรับปรุงให้ดีที่สุดด้วยกระแสมืดต่ำกว่า 0.75 Pa/μm²ที่ 10 V และตอบสนองชั่วคราวได้อย่างรวดเร็วถึง 16 PS ที่ 5 V. โดยรวมโครงสร้าง MSM Photodetector นั้นง่ายและง่ายต่อการรวมเข้าด้วยกัน
photodetector pin ingaas แทรกชั้นที่แท้จริงระหว่างชั้นสัมผัสชนิด P-type และชั้นสัมผัส N-type ดังแสดงในรูป (B) ซึ่งเพิ่มความกว้างของพื้นที่การพร่องดังนั้นจึงรังสีคู่อิเล็กตรอนที่มีขนาดใหญ่ขึ้น ในปี 2550 A.Poloczek และคณะ ใช้ MBE เพื่อเติบโตชั้นบัฟเฟอร์อุณหภูมิต่ำเพื่อปรับปรุงความขรุขระของพื้นผิวและเอาชนะความไม่ตรงกันของตาข่ายระหว่าง SI และ INP MOCVD ถูกใช้เพื่อรวมโครงสร้างหมุด IngaAs บนพื้นผิว INP และการตอบสนองของอุปกรณ์อยู่ที่ประมาณ 0.57a /w ในปี 2011 ห้องปฏิบัติการวิจัยกองทัพบก (ALR) ใช้ pin photoDetectors เพื่อศึกษาอิมเมจ LIDAR สำหรับการนำทางการหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวาง/การชนกันและการตรวจจับเป้าหมายระยะสั้น/การระบุตัวตนสำหรับยานพาหนะภาคพื้นดินขนาดเล็กที่ไม่มีคนขับรวมเข้ากับชิปไมโครเวฟราคาต่ำ บนพื้นฐานนี้ในปี 2012 ALR ใช้อิมเมจ LiDAR นี้สำหรับหุ่นยนต์โดยมีช่วงการตรวจจับมากกว่า 50 เมตรและความละเอียด 256 × 128
IngaasAvalanche PhotoDetectorเป็นเครื่องตรวจจับแสงที่มีกำไรซึ่งโครงสร้างที่แสดงในรูป (c) คู่อิเล็กตรอนหลุมได้รับพลังงานเพียงพอภายใต้การกระทำของสนามไฟฟ้าภายในภูมิภาคที่เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าเพื่อที่จะชนกับอะตอมสร้างคู่อิเล็กตรอนรูใหม่สร้างผลกระทบหิมะถล่มและคูณผู้ให้บริการที่ไม่สมดุลในวัสดุ ในปี 2013 George M ใช้ MBE เพื่อปลูกโครงตาข่ายที่จับคู่ Ingaas และโลหะผสม Inalas บนพื้นผิว INP โดยใช้การเปลี่ยนแปลงในองค์ประกอบโลหะผสมความหนาของชั้น epitaxial และการเติมพลังงานให้กับตัวพาตัวพา ที่การได้รับสัญญาณเอาต์พุตที่เทียบเท่า APD แสดงเสียงรบกวนที่ต่ำกว่าและกระแสมืดที่ต่ำกว่า ในปี 2559 Sun Jianfeng และคณะ สร้างชุดของแพลตฟอร์มการทดลองใช้เลเซอร์ที่ใช้งานด้วยเลเซอร์ 1570 นาโนเมตรตามแพลตฟอร์มการถ่ายภาพจาก Ingaas Avalanche Photodetector วงจรภายในของAPD PhotoDetectorได้รับเสียงสะท้อนและสัญญาณดิจิตอลเอาต์พุตโดยตรงทำให้อุปกรณ์ทั้งหมดกะทัดรัด ผลการทดลองแสดงในรูปที่ (d) และ (e) รูปที่ (d) เป็นภาพถ่ายทางกายภาพของเป้าหมายการถ่ายภาพและรูป (e) เป็นภาพระยะทางสามมิติ จะเห็นได้อย่างชัดเจนว่าพื้นที่หน้าต่างของพื้นที่ C มีระยะทางลึกบางอย่างกับพื้นที่ A และ B แพลตฟอร์มตระหนักถึงความกว้างของพัลส์น้อยกว่า 10 ns พลังงานชีพจรเดี่ยว (1 ~ 3) MJ ปรับได้มุมสนามเลนส์ที่ 2 °ความถี่การทำซ้ำ 1 kHz อัตราส่วนหน้าที่ตรวจจับประมาณ 60% ต้องขอบคุณการได้รับแสงภายในของ APD การตอบสนองที่รวดเร็วขนาดกะทัดรัดความทนทานและต้นทุนต่ำเครื่องตรวจจับแสง APD สามารถเป็นลำดับความสำคัญในอัตราการตรวจจับได้สูงกว่าตัวตรวจจับโฟโตไดเทคเตอร์พินดังนั้น Lidar กระแสหลักจึงถูกครอบงำโดยเครื่องตรวจจับไฟฟ้า
โดยรวมด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีการเตรียมการ IngaAs ทั้งในและต่างประเทศเราสามารถใช้ MBE, MOCVD, LPE และเทคโนโลยีอื่น ๆ อย่างชำนาญเพื่อเตรียมชั้น Epitaxial คุณภาพสูงในพื้นที่ขนาดใหญ่บนพื้นผิว INP Ingaas photoDetectors แสดงกระแสไฟฟ้ามืดต่ำและการตอบสนองสูงกระแสมืดต่ำสุดต่ำกว่า 0.75 pa/μm²การตอบสนองสูงสุดจะสูงถึง 0.57 A/W และมีการตอบสนองชั่วคราวอย่างรวดเร็ว (คำสั่ง PS) การพัฒนาในอนาคตของ Ingaas PhotoDetectors จะมุ่งเน้นไปที่สองด้านต่อไปนี้: (1) เลเยอร์ Epitaxial Ingaas เติบโตโดยตรงบนพื้นผิว SI ในปัจจุบันอุปกรณ์ microelectronic ส่วนใหญ่ในตลาดเป็นไปตาม SI และการพัฒนาแบบบูรณาการที่ตามมาของ IngaAs และ Si เป็นแนวโน้มทั่วไป การแก้ปัญหาเช่นความแตกต่างของค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของตาข่ายและการขยายความร้อนเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการศึกษาของ Ingaas/Si; (2) เทคโนโลยีความยาวคลื่น 1,550 นาโนเมตรได้รับการเติบโตและความยาวคลื่นขยาย (2.0 ~ 2.5) μmเป็นทิศทางการวิจัยในอนาคต ด้วยการเพิ่มขึ้นของส่วนประกอบความไม่ตรงกันของตาข่ายระหว่างสารตั้งต้น INP และเลเยอร์ Epitaxial IngaAs จะนำไปสู่ความคลาดเคลื่อนและข้อบกพร่องที่ร้ายแรงยิ่งขึ้นดังนั้นจึงจำเป็นต้องปรับพารามิเตอร์กระบวนการของอุปกรณ์ให้เหมาะสมลดข้อบกพร่องของตาข่ายและลดกระแสไฟฟ้ามืดของอุปกรณ์
เวลาโพสต์: พฤษภาคม -06-2024