ساختار فتودکتور Ingaas

ساختارنوراسگر اینگا

از دهه 1980 ، محققان در داخل و خارج از کشور ساختار فوتودکتورهای Ingaas را که عمدتاً به سه نوع تقسیم می شوند ، مورد مطالعه قرار داده اند. آنها PhotoDetector فلزی فلزی Semicenuctor-Metal (MSM-PD) ، Piotodetector Pin Ingaas (PIN-PD) و Photodetector Avalanche INGAAS (APD-PD) هستند. تفاوتهای چشمگیری در فرآیند ساخت و هزینه فوتودکتورهای INGAAS با ساختارهای مختلف وجود دارد ، و همچنین در عملکرد دستگاه تفاوت های زیادی وجود دارد.

این ingaas فلز-هادی-فلزیدستگاه نوری، نشان داده شده در شکل (a) ، یک ساختار خاص است که بر اساس محل اتصال Schottky است. در سال 1992 ، شی و همکاران. استفاده از فناوری فاز بخار فلزی و فلزی فاز اپیتاکس (LP-MOVPE) برای رشد لایه های اپیتاکس و تهیه کننده عکس INGAAS MSM ، که دارای پاسخگویی بالایی از 0.42 A/ W در طول موج 1.3 میکرومتر و جریان تاریک پایین تر از 5.6 pa/ μm² در 1.5 V. در 1996 در 1996 ، Zhang et al است. فاز گاز مولکولی فاز مولکولی استفاده شده (GSMBE) برای رشد لایه اپیتاکسی inalas-ingaaS-INP. لایه inalas خصوصیات مقاومت بالایی را نشان داد ، و شرایط رشد با اندازه گیری پراش پرتو X بهینه شد ، به طوری که عدم تطابق شبکه بین لایه های Ingaas و Inalas در محدوده 1 × 10 ⁻³ بود. این منجر به عملکرد بهینه شده دستگاه با جریان تاریک زیر 0.75 pa/μm² در 10 ولت و پاسخ سریع گذرا تا 16 ps در 5 ولت می شود. در کل ، فوتودکتکتور ساختار MSM ساده و آسان برای ادغام است ، نشان دادن جریان تاریک کم (سفارش PA) ، اما الکترود فلزی باعث کاهش سطح جذب نور مؤثر دستگاه می شود ، بنابراین پاسخ از سایر سازه ها پایین تر است.

Piotodetector PIN INGAAS یک لایه ذاتی بین لایه تماس P و نوع تماس N را درج می کند ، همانطور که در شکل (B) نشان داده شده است ، که باعث افزایش عرض ناحیه تخلیه می شود ، بنابراین جفت های الکترونی سوراخ بیشتری را تابش می کند و یک فتوکرمر بزرگتر را تشکیل می دهد ، بنابراین عملکرد عالی الکترون را دارد. در سال 2007 ، A.Poloczek و همکاران. از MBE برای رشد یک لایه بافر با دمای پایین برای بهبود زبری سطح و غلبه بر عدم تطابق شبکه بین SI و INP استفاده شده است. MOCVD برای ادغام ساختار پین INGAAS در بستر INP استفاده شد و پاسخگویی دستگاه در حدود 0.57a /W بود. در سال 2011 ، آزمایشگاه تحقیقاتی ارتش (ALR) از PINTODETECTORS PIN برای مطالعه یک تصویرگر LIDAR برای ناوبری ، جلوگیری از مانع/برخورد و تشخیص هدف کوتاه با وسایل نقلیه زمینی کوچک بدون سرنشین استفاده کرد ، که با یک تراشه تقویت کننده مایکروویو کم هزینه یکپارچه شده است که به طور قابل توجهی نسبت سیگنال به نویز از فتود تکمیلی INGAAS PIN PIN را بهبود می بخشد. بر این اساس ، در سال 2012 ، ALR از این تصویر Lidar برای روبات ها استفاده کرد ، با دامنه تشخیص بیش از 50 متر و وضوح 128 × 256.

Ingaasنوری بهمننوعی از فوتودکتور با افزایش است که ساختار آن در شکل (c) نشان داده شده است. جفت الکترونی سوراخ به اندازه کافی تحت عمل میدان الکتریکی در داخل منطقه دو برابر به دست می آورد ، تا با اتم برخورد کند ، جفت های جدید سوراخ الکترونی تولید می کنند ، یک اثر بهمن را تشکیل می دهند و حامل های غیر تعادل را در مواد ضرب می کنند. در سال 2013 ، جورج م از MBE برای رشد آلیاژهای با INGAAS و INALAS در یک بستر INP استفاده کرد و با استفاده از تغییرات در ترکیب آلیاژ ، ضخامت لایه اپیتاکسیال ، و دوپینگ به انرژی حامل مدوله شده برای به حداکثر رساندن یونیزاسیون الکتروشوک در حالی که یونیزاسیون سوراخ را به حداقل می رساند. در افزایش سیگنال خروجی معادل ، APD نویز کمتری و جریان تاریک پایین را نشان می دهد. در سال 2016 ، Sun Jianfeng و همکاران. مجموعه ای از پلت فرم آزمایشی تصویربرداری فعال لیزر 1570 نانومتر را بر اساس فوتودکتور بهمن INGAAS ساخته است. مدار داخلی ازنوری APDپژواک دریافت کرده و سیگنال های دیجیتالی مستقیماً خروجی ، و کل دستگاه را جمع و جور می کند. نتایج تجربی در شکل نشان داده شده است. (د) و (ه). شکل (د) یک عکس فیزیکی از هدف تصویربرداری است و شکل (ه) یک تصویر از فاصله سه بعدی است. به وضوح مشاهده می شود که منطقه پنجره منطقه C دارای فاصله عمق مشخصی با منطقه A و B است. این سکو عرض پالس کمتر از 10 نانومتر ، انرژی تک پالس (3 ~ 1) MJ قابل تنظیم ، دریافت زاویه میدان لنز 2 درجه ، فرکانس تکرار 1 کیلوهرتز ، نسبت وظیفه ردیاب حدود 60 ٪ را تحقق می بخشد. با تشکر از افزایش فتوکورنت داخلی APD ، پاسخ سریع ، اندازه جمع و جور ، دوام و کم هزینه ، فوتودکتورهای APD می توانند مرتبه ای از میزان تشخیص بالاتر از فوتودتکتورهای PIN باشند ، بنابراین Lidar جریان فعلی عمدتاً توسط فوتودکتکتورهای Avalanche حاکم است.

به طور کلی ، با توسعه سریع فناوری آماده سازی INGAAS در داخل و خارج از کشور ، ما می توانیم به طرز ماهرانه ای از MBE ، MOCVD ، LPE و سایر فناوری ها استفاده کنیم تا لایه اپیواکسیال با کیفیت بالا در منطقه بزرگ را بر روی بستر INP تهیه کنیم. فوتوداکتورهای INGAAS دارای جریان تاریک و پاسخگویی بالایی هستند ، کمترین جریان تاریک از 0.75 pa/μm² پایین تر است ، حداکثر پاسخگویی تا 0.57 A/W است و دارای یک پاسخ گذرا سریع (ترتیب PS) است. توسعه آینده PhotoDetectors INGAAS بر دو جنبه زیر متمرکز خواهد شد: (1) لایه اپیتاکسیال Ingaas به طور مستقیم در بستر SI رشد می کند. در حال حاضر ، بیشتر دستگاه های میکروالکترونیک موجود در بازار مبتنی بر SI هستند و توسعه یکپارچه بعدی INGAAS و SI مبتنی بر روند کلی است. حل مشکلات مانند عدم تطابق شبکه و اختلاف ضریب انبساط برای مطالعه INGAAS/SI بسیار مهم است. (2) فناوری طول موج 1550 نانومتر بالغ شده است ، و طول موج گسترده (2.5 ~ 2.0) میکرومتر جهت تحقیق آینده است. با افزایش مؤلفه ها ، عدم تطابق شبکه بین بستر INP و لایه اپیتاکسیال Ingaas منجر به جابجایی جدی تر و نقص می شود ، بنابراین لازم است پارامترهای فرآیند دستگاه ، کاهش نقص شبکه و کاهش جریان تاریک دستگاه لازم باشد.