Estrikti nan ingaas photodetector

Estrikti nanIngaas photodetector

Depi ane 1980 yo, chèchè nan kay ak aletranje yo te etidye estrikti a nan Ingaas photodetectors, ki se sitou divize an twa kalite. Yo se IngaaS metal-semi-conducteurs-metal fotodetèkteur (MSM-PD), IngaaS PIN photodetector (PIN-PD), ak Ingaas Avalanche photodetector (APD-PD). Gen diferans siyifikatif nan pwosesis la fabwikasyon ak pri nan IngaaS photodetectors ak diferan estrikti, e gen tou gwo diferans nan pèfòmans aparèy.

Ingaas metal-semi-kondiktè-metal laphotodetector, yo montre nan figi (a), se yon estrikti espesyal ki baze sou junction a Schottky. An 1992, Shi et al. Itilize ba presyon metal-òganik vapè faz teknoloji epitaksi (LP-Movpe) yo grandi kouch epitaksi ak prepare IngaAs MSM photodetector, ki gen yon reyaksyon segondè nan 0.42 A/ W nan yon longèdonn nan 1.3 μM ak yon nwa aktyèl pi ba pase 5.6 Pa/ μm ² nan 1.5 V. nan 1996, zhang et. Itilize gaz faz molekilè epitaksi gwo bout bwa (GSMBE) yo grandi kouch nan epitaksi inalas-ingaas-inp. Kouch nan INALAS te montre karakteristik segondè rezistivite, ak kondisyon yo kwasans yo te optimisé pa X-ray mezi difraksyon, se konsa ke lasi a dezekilib ant IngaaS ak inalas kouch te nan seri a nan 1 × 10⁻³. Sa rezilta nan pèfòmans aparèy optimize ak aktyèl fè nwa anba a 0.75 PA/μm ² nan 10 V ak vit repons pasajè jiska 16 ps nan 5 V. sou tout la, estrikti a MSM photodetector se senp epi fasil entegre, ki montre ki ba nwa aktyèl (lòd PA), men electrodes an metal ap diminye zòn nan efikas absòpsyon nan aparèy la, se konsa repons lan se pi ba pase lòt estrikti.

Fotodetèkteur PIN IngaaS yo mete yon kouch intrinsèques ant kouch kontak P-tip ak kouch kontak N-tip, jan yo montre nan figi (b), ki ogmante lajè a nan rejyon an rediksyon, konsa gaye plis pè elèktron-twou ak fòme yon pi gwo photocurrent, se konsa li gen pèfòmans ekselan elèktron. An 2007, A.Poloczek et al. Itilize MBE pou grandi yon kouch tanpon ki ba-tanperati pou amelyore brutality sifas la ak simonte dezekilib la lasi ant Si ak INP. MOCVD te itilize pou entegre estrikti PIN INGAAS sou substrate INP a, ak reyaksyon nan aparèy la te sou 0.57A /W. Nan 2011, laboratwa rechèch la Lame (ALR) itilize PIN photodetectors yo etidye yon lidar imager pou navigasyon, obstak/evite kolizyon, ak kout-ranje deteksyon sib/idantifikasyon pou ti machin tè sans, entegre ak yon pri ki ba-mikwo ond anplifikatè chip ki siyifikativman amelyore siyal la-a-noise rapò nan PIN PIN PIN. Sou baz sa a, nan 2012, ALR itilize sa a lidar imager pou robo, ak yon seri deteksyon nan plis pase 50 m ak yon rezolisyon nan 256 × 128.

Ingaas yophotodetector lavalasse yon kalite photodetector ak benefis, estrikti a ki montre nan figi (c). Pè a elèktron-twou jwenn ase enèji anba aksyon an nan jaden an elektrik andedan rejyon an double, konsa tankou fè kolizyon ak atòm lan, jenere nouvo pè elèktron-twou, fòme yon efè lavalas, ak miltipliye transpòtè yo ki pa ekilib nan materyèl la. Nan 2013, George M itilize MBE yo grandi lasi matche IngaaS ak alyaj inalas sou yon substrate INP, lè l sèvi avèk chanjman ki fèt nan konpozisyon alyaj, epesè kouch epitaksyal, ak dopan modulation enèji konpayi asirans yo maksimize ionizasyon elektwok pandan y ap minimize ionization twou. Nan genyen siyal pwodiksyon ekivalan a, APD montre pi ba bri ak pi ba aktyèl nwa. Nan 2016, Solèy Jianfeng et al. Bati yon seri 1570 nm lazè aktif D 'platfòm eksperimantal ki baze sou photodetector la Avalanche Ingaas. Awondisman Entèn nanAPD photodetectorResevwa eko ak dirèkteman pwodiksyon siyal dijital, fè aparèy la tout kontra enfòmèl ant. Rezilta eksperimantal yo montre nan fig frans lan. (d) ak (e). Figi (d) se yon foto fizik nan sib la D, ak figi (E) se yon imaj distans ki genyen twa dimansyon. Li ka wè klè ke zòn nan fenèt nan zòn C gen yon distans pwofondè sèten ak zòn A ak B. Platfòm nan reyalize lajè batman kè mwens pase 10 ns, yon sèl enèji batman kè (1 ~ 3) MJ reglabl, k ap resevwa ang jaden lantiy nan 2 °, frekans repetisyon nan 1 kHz, rapò devwa detektè nan sou 60%. Gras a benefis entèn fotokòl APD a, repons vit, gwosè kontra enfòmèl ant, rezistans ak pri ki ba, fotodetèkteur APD kapab yon lòd nan grandè pi wo nan pousantaj deteksyon pase photodetectors PIN, se konsa lidar prensipal la prensipal se sitou domine pa photodetectors Avalanche.

An jeneral, ak devlopman rapid nan teknoloji preparasyon IngaaS nan kay ak aletranje, nou ka abilman itilize MBE, MOCVD, LPE ak lòt teknoloji yo prepare gwo-zòn-wo kalite kouch epitaksyal IngaaS sou Inp substrate. IngaaS photodetectors montre ki ba nwa aktyèl ak segondè reyaksyon, ki pi ba aktyèl la fè nwa se pi ba pase 0.75 pA/μm ², reyaksyon an maksimòm se jiska 0.57 A/W, e li gen yon repons vit pasajè (PS lòd). Devlopman nan lavni nan IngaaS photodetectors pral konsantre sou de aspè sa yo: (1) se Ingaas kouch epitaksyal dirèkteman grandi sou SI substrate. Kounye a, pi fò nan aparèy yo mikwo -elektwonik nan mache a yo se SI ki baze sou, ak ki vin apre devlopman nan entegre nan IngaaS ak SI ki baze sou se tandans jeneral la. Rezoud pwoblèm tankou dezekilib lasi ak diferans koyefisyan ekspansyon tèmik se kritik pou etid la nan Ingaas/Si; (2) te teknoloji a longèdonn 1550 nm ki te gen matirite, ak longèdonn pwolonje (2.0 ~ 2.5) μm se direksyon rechèch nan lavni. Avèk ogmantasyon nan nan konpozan, dezekilib la lasi ant INP substrate ak Ingaas kouch epitaksyal ap mennen nan debwatman pi grav ak domaj, kidonk li nesesè yo optimize paramèt yo pwosesis aparèy, diminye domaj yo lasi, epi redwi aparèy la nwa aktyèl.