Ny rafitry ny photodetector InGaAs

Structure ofInGaAs photodetector

Hatramin'ny taona 1980, ny mpikaroka ao an-trano sy any ivelany dia nandinika ny firafitry ny photodetectors InGaAs, izay mizara ho karazany telo indrindra. Izy ireo dia InGaAs metal-Semiconductor-metaly photodetector (MSM-PD), InGaAs PIN Photodetector (PIN-PD), ary InGaAs Avalanche Photodetector (APD-PD). Misy fahasamihafana lehibe eo amin'ny fizotran'ny fanamboarana sy ny vidin'ny InGaAs photodetectors amin'ny rafitra samihafa, ary misy ihany koa ny fahasamihafana lehibe eo amin'ny fahombiazan'ny fitaovana.

Ny InGaAs metal-semiconductor-metalyphotodetector, aseho amin'ny sary (a), dia rafitra manokana mifototra amin'ny fihaonan'i Schottky. Tamin'ny 1992, Shi et al. nampiasa teknolojia epitaxy phase epitaxy (LP-MOVPE) fanerena ambany fanerena metaly-organika mba hampitombo ny sosona epitaxy ary nanomana InGaAs MSM photodetector, izay manana 0.42 A/W avo lenta amin'ny halavan'ny onjan'ny 1.3 μm ary misy ankehitriny maizina ambany noho ny 5.6 pA/ μm² amin'ny 1,5 V. Tamin'ny 1996, zhang et al. nampiasa epitaxy molecular beam phase (GSMBE) mba hampitombo ny sosona epitaxy InAlAs-InGaAs-InP. Ny sosona InAlAs dia nampiseho toetra fanoherana avo lenta, ary ny toetry ny fitomboana dia nohatsaraina tamin'ny fandrefesana ny diffraction X-ray, ka ny tsy fitovian'ny mason-koditra eo amin'ny InGaAs sy InAlAs dia ao anatin'ny 1 × 10⁻³. Izany dia miteraka vokatra tsara amin'ny fitaovana miaraka amin'ny kojakoja maizina eo ambanin'ny 0,75 pA/μm² amin'ny 10 V ary valiny haingana haingana hatramin'ny 16 ps amin'ny 5 V. Amin'ny ankapobeny, ny photodetector firafitry ny MSM dia tsotra sy mora ampidirina, mampiseho courant maizina ambany (pA). filaharana), fa ny metaly electrode hampihenana ny hazavana mahomby absorption faritra ny fitaovana, ka ny valiny dia ambany noho ny rafitra hafa.

Ny photodetector InGaAs PIN dia mampiditra sosona intrinsic eo anelanelan'ny sosona fifandraisana P-karazana sy ny sosona fifandraisana N-karazana, araka ny aseho amin'ny sary (b), izay mampitombo ny sakan'ny faritra simba, ka mamiratra kokoa ny mpivady-lavaka elektronika ary mamorona a photocurrent lehibe kokoa, noho izany dia manana fampisehoana electron conduction tsara. Tamin'ny 2007, A.Poloczek et al. nampiasa MBE mba hampitombo ny mari-pana ambany sosona buffer mba hanatsarana ny roughness ambonin'ny sy handresy ny masontsivana mismatch eo amin'ny Si sy InP. MOCVD dia nampiasaina mba hampidirana ny firafitry ny PIN InGaAs amin'ny substrate InP, ary manodidina ny 0.57A/W ny fandraisan'ilay fitaovana. Tamin'ny taona 2011, ny Army Research Laboratory (ALR) dia nampiasa PIN photodetectors mba handalinana sary liDAR ho an'ny fitetezana, fisorohana ny sakana / fifandonana, ary fitadiavana tanjona fohy / famantarana ho an'ny fiara kely tsy misy fiara, miaraka amin'ny chip amplifier mikraoba mora vidy. nanatsara be ny tahan'ny signal-to-noise an'ny InGaAs PIN photodetector. Noho izany, tamin'ny 2012, ALR dia nampiasa ity liDAR imager ity ho an'ny robots, miaraka amin'ny halavirana mihoatra ny 50 m sy ny famaha ny 256 × 128.

Ny InGaAsavalanche photodetectordia karazana photodetector misy tombony, ny firafiny dia aseho amin'ny sary (c). Ny mpivady elektrôna-lavaka dia mahazo angovo ampy eo ambanin'ny fihetsiky ny sahan-jiro ao anatin'ny faritra avo roa heny, mba hifandona amin'ny atoma, hamokatra tsiroaroa electron-hole vaovao, hamorona fiantraikany avalanche, ary hampitombo ny tsy fitoviana amin'ny fitaovana. . Tamin'ny taona 2013, George M dia nampiasa MBE mba hambolena lattice mifanandrify amin'ny InGaAs sy InAlAs amin'ny substrate InP, amin'ny fampiasana ny fiovan'ny firafitry ny firaka, ny hatevin'ny epitaxial, ary ny doping amin'ny angovo mpitatitra modulated mba hanamafisana ny ionization electroshock ary mampihena ny ionization lavaka. Amin'ny fahazoana mari-pamantarana mitovy amin'izany, ny APD dia mampiseho feo ambany kokoa ary ambany kokoa ny maizina. Tamin'ny 2016, Sun Jianfeng et al. Nanangana andiana 1570 nm laser active imaging sehatra fanandramana mifototra amin'ny InGaAs avalanche photodetector. Ny circuit anatiny nyAPD photodetectornahazo akony sy namoaka mivantana famantarana nomerika, ka mahatonga ny fitaovana rehetra ho mirindra. Ny vokatra andrana dia aseho ao amin'ny Sary. (d) sy (e). Ny sary (d) dia sary ara-batana amin'ny kendrena sary, ary ny sary (e) dia sary halavirana telo. Hita mazava tsara fa ny velaran'ny varavarankelin'ny faritra c dia manana halalin'ny halalin'ny faritra A sy b. Ny sehatra dia mahatsapa pulse sakan'ny latsaky ny 10 ns, tokana pulse angovo (1 ~ 3) mJ Adjustable, mandray family saha Angle ny 2 °, miverimberina matetika ny 1 kHz, detector adidy tahan'ny tokony ho 60%. Noho ny fahazoana photocurrent anatiny an'ny APD, valiny haingana, habe kely, faharetana ary vidiny ambany, ny photodetector APD dia mety ho filaharana avo kokoa amin'ny taham-pandrenesana noho ny PIN photodetectors, ka ny liDAR mahazatra ankehitriny dia anjakan'ny avalanche photodetectors.

Amin'ny ankapobeny, miaraka amin'ny fivoarana haingana ny teknolojia fanomanana InGaAs any an-trano sy any ivelany, dia afaka mampiasa tsara MBE, MOCVD, LPE ary teknolojia hafa isika mba hanomanana sosona epitaxial InGaAs avo lenta amin'ny substrate InP. Ny photodetectors InGaAs dia mampiseho rivo-maizin'ny maizina sy famaliana avo lenta, ambany noho ny 0,75 pA/μm² ny rivo-maizin'ny maizina ambany indrindra, hatramin'ny 0,57 A/W ny fandraisan'anjarana ambony indrindra, ary manana valiny haingana (ps order). Ny fampandrosoana ho avy amin'ny InGaAs photodetectors dia hifantoka amin'ireto lafiny roa manaraka ireto: (1) InGaAs epitaxial layer dia mitombo mivantana amin'ny substrate Si. Amin'izao fotoana izao, ny ankamaroan'ny fitaovana microelectronic eny an-tsena dia miorina amin'ny Si, ary ny fampandrosoana mitambatra manaraka ny InGaAs sy Si mifototra dia ny fironana ankapobeny. Ny famahana olana toy ny tsy fitovian'ny lattice sy ny fahasamihafan'ny fanitarana mafana dia zava-dehibe amin'ny fandalinana ny InGaAs / Si; (2) Efa matotra ny teknolojia 1550 nm wavelength, ary ny halavan'ny onjam-pandrosoana (2.0 ~ 2.5) μm dia ny fitarihana fikarohana ho avy. Miaraka amin'ny fitomboan'ny singa In, ny tsy fitovian'ny mason-tsivana eo amin'ny substrate InP sy ny sosona epitaxial InGaAs dia hitarika ho amin'ny fikorontanana sy lesoka lehibe kokoa, noho izany dia ilaina ny manatsara ny mari-pamantarana fizotry ny fitaovana, mampihena ny lesoka amin'ny lattice, ary mampihena ny ankehitriny maizina.