Struktuur vanIngaas fotodetektor
Sedert die tagtigerjare het navorsers tuis en in die buiteland die struktuur van Ingaas -fotodetektore bestudeer, wat hoofsaaklik in drie soorte verdeel is. Dit is Ingaas-metaal-halfgeleier-metaal-fotodetektor (MSM-PD), InGAAS-pin-fotodetektor (PIN-PD) en InGAAS-lawine-fotodetektor (APD-PD). Daar is beduidende verskille in die vervaardigingsproses en die koste van InGaAs -fotodetektore met verskillende strukture, en daar is ook groot verskille in toestelprestasie.
Die Ingaas-metaal-halfgeleier-metaalfotodetektor, getoon in Figuur (a), is 'n spesiale struktuur gebaseer op die Schottky Junction. In 1992 het Shi et al. Gebruikte lae-druk metaal-organiese dampfase-epitaksie-tegnologie (LP-MOVPE) om epitaksie-lae te laat groei en 'n hoë responsiwiteit van 0,42 A/ W te berei met 'n golflengte van 1,3 μm en 'n donker stroom laer as 5,6 pA/ μm² by 1,5 V. in 1996, Zhang et al. Gebruikte gasfase-molekulêre balkepitaksie (GSMBE) om die inalas-ugaas-inp-epitaksie-laag te laat groei. Die Inalas-laag het 'n hoë weerstandseienskappe getoon, en die groeitoestande is geoptimaliseer deur X-straaldiffraksiemeting, sodat die rooster-wanverhouding tussen Ingaas- en Inalas-lae binne 1 × 10⁻³ was. Dit lei tot geoptimaliseerde toestelprestasie met 'n donker stroom onder 0,75 PA/μm² by 10 V en 'n vinnige kortstondige respons tot 16 ps by 5 V. Oor die algemeen is die MSM -struktuur -fotodetektor eenvoudig en maklik om te integreer, met 'n lae donker stroom (PA -orde), maar die metaalelektrode sal die effektiewe ligabsorpsie -area van die toestel verminder, sodat die respons laer is as ander strukture.
Die IngaaS-pin-fotodetektor plaas 'n intrinsieke laag tussen die P-tipe kontaklaag en die N-tipe kontaklaag, soos getoon in Figuur (b), wat die breedte van die uitputtingsgebied verhoog, waardeur meer elektrongatpare uitstraal en 'n groter fotosurrent vorm, dus het dit 'n uitstekende elektroniese geleidingsprestasie. In 2007 het A.Poloczek et al. het MBE gebruik om 'n bufferlaag met 'n lae temperatuur te laat groei om die oppervlakruwheid te verbeter en die rooster-wanverhouding tussen SI en INP te oorkom. MOCVD is gebruik om IngaaS -penstruktuur op die INP -substraat te integreer, en die responsiwiteit van die toestel was ongeveer 0,57A /w. In 2011 het die Army Research Laboratory (ALR) PIN-fotodetektore gebruik om 'n LiDAR-beeldmateriaal te bestudeer vir navigasie, hindernis/botsing, en kort-opsporing van teikenopsporing/identifikasie vir klein, onbemande grondvoertuie, geïntegreer met 'n lae-koste mikrogolfversterker-chip wat die sein-tot-noise verhouding van die INGAAS PIN-fotodetektor aansienlik verbeter het. Op hierdie basis, in 2012, het ALR hierdie lidar -beeldmateriaal vir robotte gebruik, met 'n opsporingsbereik van meer as 50 m en 'n resolusie van 256 × 128.
Die ingaasAvalanche -fotodetektoris 'n soort fotodetektor met wins, waarvan die struktuur in Figuur (c) getoon word. Die elektrongatpaar verkry genoeg energie onder die werking van die elektriese veld in die verdubbelingstreek, om sodoende met die atoom te bots, nuwe elektrongatpare te genereer, 'n lawine-effek te vorm en die nie-ewewigsdraers in die materiaal te vermenigvuldig. In 2013 het George M MBE gebruik om rooster te kweek in die inalas en inalas -legerings op 'n INP -substraat, met behulp van veranderinge in die legeringsamestelling, die dikte van die epitaksiale laag en doping tot gemoduleerde draer -energie om elektroshok -ionisasie te maksimeer, terwyl die ionisasie van die gat minimaliseer. By die ekwivalente uitsetseinwins toon APD laer geraas en laer donker stroom. In 2016 het Sun Jianfeng et al. het 'n stel van 1570 nm laser -aktiewe beeldvorming eksperimentele platform gebou gebaseer op die Ingaas Avalanche -fotodetektor. Die interne stroombaan vanAPD fotodetektorontvang eggo's en lewer digitale seine direk uit, wat die hele toestel kompak maak. Die eksperimentele resultate word in Fig. (d) en (e). Figuur (d) is 'n fisiese foto van die beelddoelwit, en figuur (e) is 'n driedimensionele afstandafbeelding. Daar kan duidelik gesien word dat die vensterarea van gebied C 'n sekere diepteverand met Area A en B het. Die platform besef die polsbreedte van minder as 10 ns, enkelpulsenergie (1 ~ 3) MJ verstelbaar, ontvang lensveldhoek van 2 °, herhalingsfrekwensie van 1 kHz, detektorverhouding van ongeveer 60%. Danksy APD se interne fotostroomwins, vinnige respons, kompakte grootte, duursaamheid en lae koste, kan APD -fotodetektore 'n orde van groottes hoër wees in die opsporingstempo as PIN -fotodetektore, dus word die huidige hoofstroomlidar hoofsaaklik oorheers deur lawine -fotodetektore.
In die algemeen, met die vinnige ontwikkeling van InGaas-voorbereidingstegnologie tuis en in die buiteland, kan ons MBE, MOCVD, LPE en ander tegnologieë vaardig gebruik om die Ingaan-epitaksiale laag van hoë gehalte op INP-substraat voor te berei. INGAAS -fotodetektore vertoon lae donker stroom en hoë responsiwiteit, die laagste donker stroom is laer as 0,75 pA/μm², die maksimum responsiwiteit is tot 0,57 A/W, en het 'n vinnige kortstondige respons (PS -orde). Die toekomstige ontwikkeling van Ingaas -fotodetektore sal op die volgende twee aspekte fokus: (1) Ingaan -epitaksiale laag word direk op SI -substraat gekweek. Op die oomblik is die meeste mikro -elektroniese toestelle in die mark gebaseer op SI, en die daaropvolgende geïntegreerde ontwikkeling van INGAA's en SI -gebaseerde is die algemene neiging. Die oplossing van probleme soos rooster -wanaanpassing en termiese uitbreidingskoëffisiëntverskil is van kardinale belang vir die bestudering van INGAAS/SI; (2) Die 1550 nm -golflengte -tegnologie is volwasse, en die uitgebreide golflengte (2,0 ~ 2,5) μm is die toekomstige navorsingsrigting. Met die toename in komponente, sal die rooster -wanverhouding tussen InP -substraat en die InGaAs -epitaksiale laag lei tot meer ernstige ontwrigting en defekte, dus is dit nodig om die apparaatprosesparameters te optimaliseer, die roosterdefekte te verminder en die donker stroom van die toestel te verminder.
Postyd: Mei-06-2024