StrukturaIngaas fotodetektor
Od lat 80. badacze w kraju i za granicą badali strukturę fotodetektorów Ingaas, które są głównie podzielone na trzy typy. Są to Igaas Metal-Semiconductor-Metal Photodetector (MSM-PD), Igaas Pin Photodetector (PIN-PD) i Ingaas Avalanche Photodetector (APD-PD). Istnieją znaczące różnice w procesie wytwarzania i koszt fotodetektorów Ingaas o różnych strukturach, a także duże różnice w wydajności urządzeń.
Ingaas Metal-Semiconductor-Metalfotodetektor, pokazane na rysunku (a), jest specjalną strukturą opartą na skrzyżowaniu Schottky'ego. W 1992 r. Shi i in. Zastosował technologię epitaxy fazę pary metalowej niskociśnieniowej (LP-MOVPE) do wyhodowania warstw epitaxy i przygotowywanego fotodetektora Ingaas MSM, który ma wysoką reakcję 0,42 A/ W przy długości fali 1,3 μm i ciemnego prądu niższego niż 5,6 Pa/ μm² w 1,5 V. w 1996, Zhang i in. zastosowano epitaksję wiązki molekularnej fazy gazowej (GSMBE) do uprawy warstwy epitaxii inalas-ingaas-inp. Warstwa inAnas wykazała wysoką charakterystykę oporności, a warunki wzrostu zostały zoptymalizowane przez pomiar dyfrakcji rentgenowskiej, tak że niedopasowanie sieci między warstwami Ingaas i inale było w zakresie 1 × 10⁻³. Powoduje to zoptymalizowaną wydajność urządzenia z prądem ciemnym poniżej 0,75 PA/μm² przy 10 V i szybkiej reakcji przejściowej do 16 ps przy 5 V. Ogólnie rzecz biorąc, fotodetektor MSM jest prosty i łatwy do zintegrowania, pokazujący niski prąd ciemny (kolejność PA), ale elektroda metalowa zmniejszy efektywną powierzchnię absorpcji światła urządzenia, więc odpowiedź jest niższa niż inne struktury.
Fotodetektor PIN Ingaas wstawia wewnętrzną warstwę między warstwą kontaktową typu p a warstwą kontaktową typu N, jak pokazano na rysunku (B), co zwiększa szerokość regionu wyczerpania, promieniując w ten sposób większą liczbę par elektronu i tworzy większy fotoprąd fotowórkowy, więc ma doskonałą wydajność przewodnictwa elektronowego. W 2007 r. A.polocak i in. użył MBE do wyhodowania warstwy buforu o niskiej temperaturze, aby poprawić chropowatość powierzchni i pokonać niedopasowanie sieci między SI i INP. MOCVD zastosowano do zintegrowania struktury PIN Ingaas na podłożu INP, a reakcja urządzenia wynosiła około 0,57A /W. W 2011 r. Army Research Laboratory (ALR) wykorzystało fotodetektory PIN do badania Imagera Lidara do nawigacji, unikania przeszkód/kolizji oraz wykrywania/identyfikacji docelowej/identyfikacji docelowej dla małych bezzałogowych pojazdów naziemnych, zintegrowanych z taniej układem wzmacniacza mikrofalowego, który znacząco ulepszył sygnał do sześciennej części fotodetektora Pin. Na tej podstawie w 2012 r. ALL użył tego Imagera LiDAR dla robotów, z zakresem wykrywania ponad 50 mi i rozdzielczością 256 × 128.
IngaasFotodetektor lawinowyjest rodzajem fotodetektora z wzmocnieniem, którego struktura pokazano na rysunku (c). Para elektron-hole uzyskuje wystarczającą ilość energii pod działaniem pola elektrycznego wewnątrz podwojenia, aby zderzyć się z atomem, wygenerować nowe pary elektronu, tworzyć efekt lawiny i pomnóż nośniki nierównowagi w materiale. W 2013 r. George M użył MBE do uprawy stopów dopasowanych do sieci i inAnas na podłożu INP, stosując zmiany w składzie stopu, grubości warstwy epitaksjalnej i domieszkowaniu do modulowanej energii nośnej, aby zmaksymalizować jonizację elektrowni przy jednoczesnym minimalizacji jonizacji otworu. Przy równoważnym wzmocnieniu sygnału wyjściowego APD wykazuje niższy szum i niższy prąd ciemny. W 2016 roku Sun Jianfeng i in. Zbudował zestaw eksperymentalnej platformy Experimental Laser Laser Active Imaging na podstawie fotodetektora Ingaas Avalanche. Obwód wewnętrznyAPD fotodetektorOtrzymane echa i bezpośrednio wysyłane sygnały cyfrowe, dzięki czemu całe urządzenie jest kompaktowe. Wyniki eksperymentalne pokazano na ryc. (d) i (e). Rysunek (d) jest fizycznym zdjęciem celu obrazowania, a ryc. (E) jest trójwymiarowym obrazem odległości. Można wyraźnie zauważyć, że obszar okien o powierzchni C ma pewną odległość głębokości z obszarem A i B. Platforma zdaje sobie sprawę, że szerokość impulsu mniejsza niż 10 ns, energia pojedynczego impulsu (1 ~ 3) mj regulowana, odbierająca kąt pola soczewki 2 °, częstotliwość powtarzania 1 kHz, wskaźnik cła detektora około 60%. Dzięki wewnętrznemu wzmocnieniu fotokrzystającemu APD, szybkiej reakcji, zwartej wielkości, trwałości i niskim koszcie fotodetektory APD mogą być rzędem wielkości wyższej w szybkości wykrywania niż fotodetektory PIN, więc obecny lidar głównego nurtu jest głównie zdominowany przez fotodetetyki lotnicze.
Ogólnie rzecz biorąc, dzięki szybkiemu rozwojowi technologii przygotowawczej Ingaas w kraju i za granicą, możemy umiejętnie użyć MBE, MOCVD, LPE i innych technologii do przygotowania wysokiej jakości warstwy epitaksjalnej InPAAS na podłożu INPAAS na podłożu INP. Fotodetektory Ingaas wykazują niski prąd ciemności i wysoką reakcję, najniższy prąd ciemny jest niższy niż 0,75 PA/μm², maksymalna reakcja wynosi do 0,57 A/W i ma szybką reakcję przejściową (kolejność PS). Przyszły rozwój fotodetektorów Ingaas skupi się na następujących dwóch aspektach: (1) Warstwa epitaksjalna Ingaas jest bezpośrednio uprawiana na podłożu SI. Obecnie większość urządzeń mikroelektronicznych na rynku opiera się na SI, a późniejszy zintegrowany rozwój Ingaas i SI jest ogólnym trendem. Rozwiązywanie problemów, takich jak niedopasowanie sieci i różnica współczynnika ekspansji cieplnej, ma kluczowe znaczenie dla badania Ingaas/Si; (2) Technologia długości fali 1550 nm była dojrzała, a przedłużona długość fali (2,0 ~ 2,5) μm jest przyszłym kierunkiem badań. Wraz ze wzrostem komponentów niedopasowanie sieci między podłożem INP a warstwą epitaksyjną Ingaas doprowadzi do poważniejszego zwichnięcia i defektów, dlatego konieczne jest zoptymalizowanie parametrów procesu urządzenia, zmniejszenie defektów sieci i zmniejszenie prądu ciemnego urządzenia.
Czas po: 06-2024