Estrikti fotodetektè InGaAs

Estrikti nanInGaAs fotodetektè

Depi ane 1980 yo, chèchè nan kay ak aletranje te etidye estrikti fotodetektè InGaAs, ki se sitou divize an twa kalite. Yo se InGaAs metal-Semiconductor-metal photodetector (MSM-PD), InGaAs PIN Photodetector (PIN-PD), ak InGaAs Avalanche Photodetector (APD-PD). Gen diferans enpòtan nan pwosesis fabrikasyon an ak pri nan fotodetektè InGaAs ak estrikti diferan, epi gen tou gwo diferans nan pèfòmans aparèy.

InGaAs metal-semiconductor-metal lafotodetektè, ki montre nan Figi (a), se yon estrikti espesyal ki baze sou junction Schottky la. An 1992, Shi et al. itilize ba presyon metal-òganik vapè faz epitaksi teknoloji (LP-MOVPE) pou grandi kouch epitaksi ak prepare fotodetektè InGaAs MSM, ki gen yon repons segondè nan 0.42 A / W nan yon longèdonn 1.3 μm ak yon aktyèl nwa pi ba pase 5.6 pA /. μm² nan 1.5 V. An 1996, zhang et al. itilize gaz faz molekilè epitaksi (GSMBE) pou grandi kouch epitaksi InAlAs-InGaAs-InP. Kouch InAlAs la te montre karakteristik rezistivite segondè, epi kondisyon kwasans yo te optimize pa mezi difraksyon X-ray, se konsa ke dezakò nan lasi ant InGaAs ak InAlAs kouch te nan seri a nan 1 × 10⁻³. Sa a rezilta nan pèfòmans optimize aparèy ak aktyèl nwa anba a 0.75 pA / μm² nan 10 V ak repons vit pasajè jiska 16 ps nan 5 V. An jeneral, fotodetektè a estrikti MSM se senp epi fasil entegre, ki montre ba aktyèl nwa (pA). lòd), men elektwòd metal la ap diminye zòn absòpsyon limyè efikas nan aparèy la, kidonk repons lan pi ba pase lòt estrikti.

InGaAs PIN fotodetektè a foure yon kouch intrinsèque ant kouch kontak P-tip ak kouch kontak N-tip, jan yo montre nan Figi (b), ki ogmante lajè rejyon rediksyon an, konsa gaye plis pè elèktron-twou ak fòme yon. pi gwo fotokouran, kidonk li gen ekselan pèfòmans kondiksyon elèktron. An 2007, A.Poloczek et al. itilize MBE pou grandi yon kouch tanpon ba-tanperati pou amelyore brutality sifas la ak simonte dezakò nan lasi ant Si ak InP. Yo te itilize MOCVD pou entegre estrikti PIN InGaAs sou substra InP a, ak repons aparèy la te apeprè 0.57A / W. An 2011, Laboratwa Rechèch Lame a (ALR) te itilize fotodetektè PIN pou etidye yon imaj liDAR pou navigasyon, evite obstak/kolizyon, ak deteksyon/idantifikasyon sib kout ranje pou ti machin tè san ekipe, entegre ak yon chip anplifikatè mikwo ond ki ba pri ki ba. siyifikativman amelyore rapò siyal-a-bri fotodetektè InGaAs PIN la. Sou baz sa a, nan 2012, ALR te itilize imaj liDAR sa a pou robo, ak yon seri deteksyon ki gen plis pase 50 m ak yon rezolisyon 256 × 128.

InGaAs yofotodetektè lavalasse yon kalite fotodetektè ak benefis, estrikti a ki montre nan Figi (c). Pè elèktron-twou a jwenn ase enèji anba aksyon an nan jaden elektrik la andedan rejyon an doub, konsa tankou fè kolizyon ak atòm nan, jenere nouvo pè elèktron-twou, fòme yon efè lavalas, ak miltipliye transpòtè ki pa ekilib nan materyèl la. . Nan 2013, George M te itilize MBE pou grandi lasi matche InGaAs ak InAlAs alyaj sou yon substra InP, lè l sèvi avèk chanjman nan konpozisyon alyaj, epesè kouch epitaxial, ak dopaj nan enèji konpayi asirans modulation pou maksimize ionizasyon electroshock pandan y ap minimize ionizasyon twou. Nan benefis siyal pwodiksyon ekivalan, APD montre pi ba bri ak pi ba aktyèl nwa. Nan 2016, Sun Jianfeng et al. bati yon seri 1570 nm platfòm eksperimantal lazè aktif D ki baze sou fotodetektè lavalas InGaAs la. Sikwi entèn la nanAPD fotodetektèresevwa eko ak dirèkteman pwodiksyon siyal dijital, fè tout aparèy la kontra enfòmèl ant. Rezilta eksperimantal yo montre nan FIG. (d) ak (e). Figi (d) se yon foto fizik sib imaj la, ak Figi (e) se yon imaj distans ki genyen twa dimansyon. Li ka byen klè ke zòn fenèt nan zòn c gen yon distans pwofondè sèten ak zòn A ak b. Platfòm nan reyalize lajè batman kè mwens pase 10 ns, sèl enèji batman (1 ~ 3) mJ reglabl, k ap resevwa jaden lantiy Ang nan 2 °, frekans repetisyon nan 1 kHz, rapò devwa detektè nan apeprè 60%. Mèsi a fotodetektè entèn APD a, repons rapid, gwosè kontra enfòmèl ant, durability ak pri ki ba, fotodetektè APD yo ka yon lòd nan grandè pi wo nan to deteksyon pase PIN photodetektè, kidonk liDAR aktyèl endikap la se sitou domine pa fotodetektè lavalas.

An jeneral, ak devlopman rapid nan teknoloji preparasyon InGaAs nan kay ak aletranje, nou ka abilman itilize MBE, MOCVD, LPE ak lòt teknoloji pou prepare gwo-wo kalite kouch epitaxial InGaAs sou substra InP. Fotodetektè InGaAs montre aktyèl fènwa ki ba ak repons segondè, aktyèl nwa ki pi ba a pi ba pase 0.75 pA / μm², repons maksimòm lan se jiska 0.57 A / W, e li gen yon repons vit pasajè (lòd ps). Devlopman nan lavni nan fotodetektè InGaAs pral konsantre sou de aspè sa yo: (1) Se kouch epitaxial InGaAs dirèkteman grandi sou substra Si. Kounye a, pi fò nan aparèy mikwo-elektwonik nan mache a se Si ki baze sou, ak devlopman ki vin apre entegre nan InGaAs ak Si ki baze sou se tandans jeneral la. Rezoud pwoblèm tankou dezekilib lasi ak diferans koyefisyan ekspansyon tèmik enpòtan anpil pou etid InGaAs/Si; (2) Teknoloji nan longèdonn 1550 nm te gen matirite, ak longèdonn pwolonje (2.0 ~ 2.5) μm se direksyon rechèch nan lavni. Avèk ogmantasyon nan konpozan, dezakò nan lasi ant InP substra ak kouch epitaxial InGaAs ap mennen nan debwatman ki pi grav ak domaj, kidonk li nesesè pou optimize paramèt pwosesis aparèy la, diminye domaj yo lasi, epi redwi aktyèl aparèy la fè nwa.