Rafitry nyMpamantatra sary InGaAs
Hatramin'ny taona 1980, ireo mpikaroka ao an-toerana sy any ivelany dia nandalina ny rafitry ny fitaovana fitiliana sary InGaAs, izay mizara ho karazany telo. Izy ireo dia ny fitaovana fitiliana sary metaly-Semiconductor-metaly InGaAs (MSM-PD), ny fitaovana fitiliana sary PIN InGaAs (PIN-PD), ary ny fitaovana fitiliana sary Avalanche InGaAs (APD-PD). Misy fahasamihafana lehibe eo amin'ny fomba fanamboarana sy ny vidin'ny fitaovana fitiliana sary InGaAs manana rafitra samihafa, ary misy ihany koa ny fahasamihafana lehibe eo amin'ny fahombiazan'ny fitaovana.
Ny metaly-semiconductor-metaly InGaAsfitaovana fandrefesana sary, aseho amin'ny Sary (a), dia rafitra manokana mifototra amin'ny fihaonan'i Schottky. Tamin'ny 1992, Shi et al. dia nampiasa ny teknolojia epitaxy dingana etona metaly-organika ambany tsindry (LP-MOVPE) mba hampitomboana ny sosona epitaxy ary nanomana ny photodetector InGaAs MSM, izay manana fahaiza-mihetsika avo lenta 0.42 A/W amin'ny halavan'ny onjam-peo 1.3 μm ary courant maizina latsaky ny 5.6 pA/μm² amin'ny 1.5 V. Tamin'ny 1996, zhang et al. dia nampiasa epitaxy taratra molekiola dingana etona (GSMBE) mba hampitomboana ny sosona epitaxy InAlAs-InGaAs-InP. Ny sosona InAlAs dia naneho toetra fanoherana avo lenta, ary ny fepetra fitomboana dia nohatsaraina tamin'ny alàlan'ny fandrefesana ny diffraction X-ray, ka ny tsy fitoviana eo amin'ny sosona InGaAs sy InAlAs dia tao anatin'ny elanelana 1 × 10⁻³. Izany dia miteraka fahombiazan'ny fitaovana tsara kokoa miaraka amin'ny courant maizina latsaky ny 0.75 pA/μm² amin'ny 10 V ary valinteny haingana hatramin'ny 16 ps amin'ny 5 V. Amin'ny ankapobeny, ny photodetector rafitra MSM dia tsotra sy mora ampidirina, mampiseho courant maizina ambany (pA), saingy ny elektroda metaly dia hampihena ny velaran'ny fidiran'ny hazavana mahomby amin'ny fitaovana, ka ambany kokoa noho ny rafitra hafa ny valinteny.
Ny photodetector PIN InGaAs dia mampiditra sosona anatiny eo anelanelan'ny sosona fifandraisana karazana-P sy ny sosona fifandraisana karazana-N, araka ny aseho amin'ny Sary (b), izay mampitombo ny sakany amin'ny faritra fihenana, ka mamoaka pair-elektronika-lavaka bebe kokoa ary mamorona photocourant lehibe kokoa, ka manana fampisehoana fitarihana elektrôna tsara dia tsara. Tamin'ny taona 2007, A.Poloczek et al. dia nampiasa MBE mba hampitomboana sosona buffer amin'ny mari-pana ambany mba hanatsarana ny harafesina amin'ny velarana sy handresena ny tsy fitoviana eo amin'ny lattice eo amin'ny Si sy InP. Nampiasaina ny MOCVD mba hampidirana ny rafitra PIN InGaAs amin'ny substrate InP, ary ny fahafahan'ny fitaovana mamaly dia eo amin'ny 0.57A /W. Tamin'ny taona 2011, ny Laboratoara Fikarohana momba ny Tafika (ALR) dia nampiasa photodetector PIN mba handalinana sary liDAR ho an'ny fitetezana, fisorohana sakana/fifandonana, ary ny fitadiavana/famantarana ny lasibatra amin'ny halavirana fohy ho an'ny fiara an-tanety tsy misy mpanamory kely, tafiditra amin'ny puce amplifier microwave mora vidy izay nanatsara be dia be ny tahan'ny signal-to-noise an'ny photodetector PIN InGaAs. Noho izany antony izany, tamin'ny taona 2012, nampiasa ity fitaovana fakana sary liDAR ity ho an'ny robot ny ALR, izay afaka mamantatra mihoatra ny 50 m ary manana famaha 256 × 128.
Ny InGaAsfitaovana fitiliana ny firodanan'ny ranoKarazana "photodetector" misy "gain", izay aseho amin'ny Sary (c) ny firafiny. Mahazo angovo ampy ny mpivady lavaka elektrôna eo ambanin'ny fiantraikan'ny saha elektrika ao anatin'ny faritra "double", mba hifandona amin'ny atôma, hamorona mpivady lavaka elektrôna vaovao, hamorona fiantraikan'ny "avalanche", ary hampitombo ny mpitatitra tsy mitovy amin'ny fitaovana. Tamin'ny taona 2013, nampiasa MBE i George M mba hampitomboana ny firaka InGaAs sy InAlAs mifanaraka amin'ny lattice amin'ny substrate InP, mampiasa fanovana amin'ny firafitry ny firaka, ny hatevin'ny sosona epitaxial, ary ny fampidirana ny angovo mpitatitra voafehy mba hampitomboana ny ionization electroshock sady mampihena ny ionization lavaka. Amin'ny "equivalent output signal gain", ny APD dia mampiseho tabataba ambany kokoa sy courant maizina ambany kokoa. Tamin'ny taona 2016, i Sun Jianfeng et al. dia nanangana sehatra fanandramana sary mavitrika laser 1570 nm mifototra amin'ny photodetector "avalanche" InGaAs. Ny circuit anatiny an'nyMpamantatra sary APDMandray akony ary mamoaka mivantana ny famantarana nomerika, ka mahatonga ny fitaovana manontolo ho kely. Aseho amin'ny SARY (d) sy (e) ny valin'ny andrana. Ny sary (d) dia sary ara-batana an'ilay lasibatra sary, ary ny sary (e) dia sary telo refy. Hita mazava tsara fa ny velaran'ny varavarankely amin'ny faritra c dia manana halaliny sasany miaraka amin'ny faritra A sy b. Ny sehatra dia mahatsapa sakany pulse latsaky ny 10 ns, angovo pulse tokana (1 ~ 3) mJ azo amboarina, zoro saha fakana lens 2°, matetika famerimberenana 1 kHz, tahan'ny asan'ny detector eo amin'ny 60%. Noho ny tombony azo avy amin'ny photocurrent anatiny an'ny APD, ny valiny haingana, ny habeny kely, ny faharetana ary ny vidiny mirary, ny photodetector APD dia mety ho ambony lavitra noho ny photodetector PIN amin'ny tahan'ny fitadiavana, ka ny liDAR mahazatra amin'izao fotoana izao dia manjaka indrindra amin'ny photodetector avalanche.
Amin'ny ankapobeny, miaraka amin'ny fivoarana haingana amin'ny teknolojia fanomanana InGaAs eto an-toerana sy any ivelany, dia afaka mampiasa amim-pahakingana ny MBE, MOCVD, LPE ary teknolojia hafa isika mba hanomanana sosona epitaxial InGaAs avo lenta amin'ny faritra midadasika amin'ny substrate InP. Ny photodetectors InGaAs dia mampiseho courant maizina ambany sy fahaiza-mihetsika avo lenta, ny courant maizina ambany indrindra dia latsaky ny 0.75 pA/μm², ny fahaiza-mihetsika ambony indrindra dia hatramin'ny 0.57 A/W, ary manana valiny haingana (ps order). Ny fivoarana amin'ny ho avy amin'ny photodetectors InGaAs dia hifantoka amin'ireto lafiny roa manaraka ireto: (1) Ny sosona epitaxial InGaAs dia ambolena mivantana amin'ny substrate Si. Amin'izao fotoana izao, ny ankamaroan'ny fitaovana microelectronic eny an-tsena dia mifototra amin'ny Si, ary ny fivoarana mitambatra manaraka ny InGaAs sy Si dia fironana ankapobeny. Ny famahana olana toy ny tsy fitoviana amin'ny lattice sy ny fahasamihafan'ny coefficient expansion thermal dia tena ilaina amin'ny fandalinana ny InGaAs/Si; (2) Ny teknolojia wavelength 1550 nm dia efa matotra, ary ny wavelength mivelatra (2.0 ~ 2.5) μm no lalana fikarohana amin'ny ho avy. Miaraka amin'ny fitomboan'ny singa In, ny tsy fitovian'ny tambajotra eo amin'ny substrate InP sy ny sosona epitaxial InGaAs dia hitarika amin'ny fifindran'ny herinaratra sy lesoka lehibe kokoa, noho izany dia ilaina ny manatsara ny masontsivana amin'ny fizotran'ny fitaovana, mampihena ny lesoka amin'ny tambajotra, ary mampihena ny courant maizina amin'ny fitaovana.
Fotoana fandefasana: Mey-06-2024