Ingaas fotodetektor

Struktur avIngaas fotodetektor

Sedan 1980 -talet har forskare hemma och utomlands studerat strukturen för Ingaas fotodetektorer, som huvudsakligen är uppdelade i tre typer. De är InGaas metall-Semiconductor-Metal Photodetector (MSM-PD), Ingaas Pin Photodetector (PIN-PD) och Ingaas Avalanche Photodetector (APD-PD). Det finns betydande skillnader i tillverkningsprocessen och kostnaden för InGaas fotodetektorer med olika strukturer, och det finns också stora skillnader i enhetens prestanda.

Ingaas metall-sememeduktor-metallfotodetektor, som visas i figur a, är en speciell struktur baserad på Schottky -korsningen. 1992, Shi et al. använde lågtrycksmetallorganiska ångfasepitaxy-teknik (LP-MOVPE) för att odla epitaxyskikt och beredda Ingaas MSM-fotodetektor, som har en hög lyhördhet på 0,42 A/ W vid en våglängd av 1,3 μm och en mörk ström lägre än 5,6 PA/ μM² vid 1,5 V. 1996, Zhang et al. använde gasfasmolekylär strålepitaxi (GSMBE) för att odla inalas-ingaas-inp-epitaxskiktet. Inalasskiktet visade höga resistivitetsegenskaper, och tillväxtförhållandena optimerades genom röntgendiffraktionsmätning, så att gitter-missanpassningen mellan Ingaas och InALAS-skikt låg inom intervallet 1 × 10⁻³. Detta resulterar i optimerad enhetsprestanda med mörk ström under 0,75 Pa/μm² vid 10 V och snabbt övergående svar upp till 16 PS vid 5 V. Sammantaget är MSM -strukturen fotodetektor enkel och enkel att integrera, vilket visar låg mörk ström (PA -ordning), men metallelektroden kommer att minska den effektiva ljusabsorptionsområdet för anordningen, så svaret är lägre än andra strukturer.

Ingaas-stiftets fotodetektor sätter in ett inneboende skikt mellan kontaktskiktet P-typ och kontaktskiktet för N-typ, såsom visas i figur (B), vilket ökar bredden på utarmningsregionen, och utstrålar därmed fler elektronhålpar och bildar ett större fotokurrent, så det har utmärkt elektronkonditionering. 2007, A.Poloczek et al. använde MBE för att odla ett lågtemperaturbuffertlager för att förbättra ytråheten och övervinna gittermalchen mellan SI och INP. MOCVD användes för att integrera InGAAS -stiftstruktur på INP -substratet, och enhetens lyhördhet var cirka 0,57A /W. 2011 använde Army Research Laboratory (ALR) pin-fotodetektorer för att studera en LIDAR-bild för navigering, hinder/kollision och kortdekoverad måldetektering/identifiering för små obemannade markfordon, integrerade med en lågkostnadsmikrovågsförstärkare som signifikant förbättrade signal-till-brus-ratio för IngAAS-stiftet. På grundval av detta, 2012, använde AR denna LIDAR -bild för robotar, med ett detekteringsområde på mer än 50 m och en upplösning på 256 × 128.

Ingaaslavinfotodetektorär en slags fotodetektor med förstärkning, vars struktur visas i figur (c). Elektronhålsparet erhåller tillräckligt med energi under det elektriska fältets verkan inuti fördubblingen, för att kollidera med atomen, generera nya elektronhålpar, bilda en lavineffekt och multiplicera icke-jämviktsbärare i materialet. 2013 använde George M MBE för att odla gittermatchade Ingaas och Inalas -legeringar på ett INP -substrat, med användning av förändringar i legeringskomposition, epitaxial skikttjocklek och doping till modulerad bärarenergi för att maximera elektroskockjoniseringen samtidigt som håljoniseringen minimerar. Vid motsvarande utgångssignalförstärkning visar APD lägre brus och lägre mörk ström. 2016, Sun Jianfeng et al. Byggde en uppsättning av 1570 nm laseraktiv avbildningsexperimentell plattform baserad på Ingaas Avalanche Photodetector. Den inre kretsen förAPD -fotodetektorMottagna eko och matar direkt digitala signaler, vilket gör hela enheten kompakt. De experimentella resultaten visas i fig. (d) och (e). Figur (d) är ett fysiskt foto av bildmålet, och figur (e) är en tredimensionell avståndsbild. Det kan tydligt ses att fönsterområdet i område C har ett visst djupavstånd med område A och B. Plattformen realiserar pulsbredden mindre än 10 ns, enkel pulsenergi (1 ~ 3) MJ justerbar, mottagande linsfältvinkel på 2 °, repetitionsfrekvens på 1 kHz, detektor tullförhållandet på cirka 60%. Tack vare APD: s interna fotströmförstärkning, snabbt svar, kompakt storlek, hållbarhet och låga kostnader kan APD -fotodetektorer vara en storleksordning högre i detektionshastighet än PIN -fotodetektorer, så den nuvarande mainstream -lidaren domineras huvudsakligen av lavinfotodetektorer.

Sammantaget, med den snabba utvecklingen av InGAAS-förberedelseteknologi hemma och utomlands, kan vi skickligt använda MBE, MOCVD, LPE och andra tekniker för att förbereda Epitaas epitaas epitaas epitaas epitaas epitaAs Epitaas epitaxialskikt på INP-substrat. Ingaas fotodetektorer uppvisar låg mörk ström och hög lyhördhet, den lägsta mörka strömmen är lägre än 0,75 Pa/μm², den maximala lyhördheten är upp till 0,57 A/W och har ett snabbt övergående svar (PS -ordning). Den framtida utvecklingen av Ingaas fotodetektorer kommer att fokusera på följande två aspekter: (1) Ingaas epitaxialskikt odlas direkt på Si -substrat. För närvarande är de flesta av de mikroelektroniska enheterna på marknaden SI -baserade, och den efterföljande integrerade utvecklingen av Ingaas och Si -baserade är den allmänna trenden. Att lösa problem såsom gittermatchning och skillnadskoefficientskoefficientskillnad är avgörande för studien av Ingaas/SI; (2) 1550 nm våglängdstekniken har varit mogen, och den utökade våglängden (2,0 ~ 2,5) μm är den framtida forskningsriktningen. Med ökningen av IN -komponenter kommer gitter -missanpassningen mellan INP -substrat och InGAAs epitaxialskikt att leda till mer allvarlig dislokation och defekter, så det är nödvändigt att optimera enhetsprocessparametrarna, minska gitterfel och minska enhetens mörkström.