Estrikti fotodetektè InGaAs la

Estrikti nanFotodetektè InGaAs

Depi ane 1980 yo, chèchè nan peyi a ak aletranje yo te etidye estrikti fotodetektè InGaAs yo, ki divize prensipalman an twa kalite. Yo se fotodetektè metal-semi-kondiktè-metal InGaAs (MSM-PD), fotodetektè PIN InGaAs (PIN-PD), ak fotodetektè avalans InGaAs (APD-PD). Gen diferans enpòtan nan pwosesis fabrikasyon ak pri fotodetektè InGaAs ki gen diferan estrikti, epi genyen tou gwo diferans nan pèfòmans aparèy la.

InGaAs metal-semi-kondiktè-metal lafotodetektè, ki montre nan Figi (a), se yon estrikti espesyal ki baze sou jonksyon Schottky a. An 1992, Shi et al. te itilize teknoloji epitaksi faz vapè metal-òganik anba presyon ki ba (LP-MOVPE) pou fè kouch epitaksi grandi epi yo te prepare yon fotodetektè InGaAs MSM, ki gen yon gwo repons 0.42 A/W nan yon longèdonn 1.3 μm ak yon kouran fènwa ki pi ba pase 5.6 pA/ μm² nan 1.5 V. An 1996, zhang et al. te itilize epitaksi gwo bout bwa molekilè faz gaz (GSMBE) pou fè kouch epitaksi InAlAs-InGaAs-InP grandi. Kouch InAlAs la te montre karakteristik rezistivite ki wo, epi kondisyon kwasans yo te optimize pa mezi difraksyon reyon X, pou diferans rezo ant kouch InGaAs ak InAlAs yo te nan seri 1×10⁻³. Sa lakòz yon pèfòmans aparèy optimize ak yon kouran fènwa anba 0.75 pA/μm² nan 10 V ak yon repons rapid jiska 16 ps nan 5 V. An jeneral, fotodetektè estrikti MSM lan senp epi fasil pou entegre, li montre yon kouran fènwa ki ba (lòd pA), men elektwòd metal la ap diminye zòn absòpsyon limyè efektif aparèy la, kidonk repons lan pi ba pase lòt estrikti yo.

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

InGaAs yofotodetektè avalanchse yon kalite fotodetektè ak gen, estrikti li montre nan Figi (c). Pè elektwon-twou a jwenn ase enèji anba aksyon chan elektrik la andedan rejyon doubleman an, pou l ka fè kolizyon ak atòm nan, jenere nouvo pè elektwon-twou, fòme yon efè avalanch, epi miltipliye transpòtè ki pa an ekilib nan materyèl la. An 2013, George M te itilize MBE pou fè alyaj InGaAs ak InAlAs ki matche ak rezo sou yon substra InP, lè l sèvi avèk chanjman nan konpozisyon alyaj, epesè kouch epitaksi, ak dopan pou modulation enèji transpòtè pou maksimize iyonizasyon elektwochòk pandan y ap minimize iyonizasyon twou. Nan gen siyal pwodiksyon ekivalan an, APD montre pi ba bri ak pi ba kouran fènwa. An 2016, Sun Jianfeng et al. te konstwi yon seri platfòm eksperimantal imaj lazè aktif 1570 nm ki baze sou fotodetektè avalanch InGaAs la. Sikwi entèn nanFotodetektè APDresevwa eko epi voye siyal dijital dirèkteman, sa ki fè tout aparèy la konpak. Rezilta eksperimantal yo montre nan FIG. (d) ak (e). Figi (d) se yon foto fizik sib imaj la, epi Figi (e) se yon imaj distans twa dimansyon. Li ka wè klèman ke zòn fenèt zòn c a gen yon sèten distans pwofondè ak zòn A ak b. Platfòm lan reyalize yon lajè pulsasyon mwens pase 10 ns, yon enèji pulsasyon sèl (1 ~ 3) mJ reglabl, yon ang chan lantiy resepsyon 2°, yon frekans repetisyon 1 kHz, yon rapò devwa detektè anviwon 60%. Gras a gen yon fotokouran entèn APD a, repons rapid li, gwosè konpak li, rezistans li ak pri ki ba li, fotodetektè APD yo ka gen yon to deteksyon ki pi wo pase fotodetektè PIN yo, kidonk liDAR endikap aktyèl la sitou domine pa fotodetektè avalanch.

An jeneral, avèk devlopman rapid teknoloji preparasyon InGaAs nan peyi a ak aletranje, nou ka itilize MBE, MOCVD, LPE ak lòt teknoloji avèk ladrès pou prepare yon kouch epitaksi InGaAs kalite siperyè sou yon gwo sifas sou yon substrat InP. Fotodetektè InGaAs yo montre yon kouran fènwa ki ba ak yon gwo repons, kouran fènwa ki pi ba a pi ba pase 0.75 pA/μm², repons maksimòm nan rive jiska 0.57 A/W, epi li gen yon repons tranzitwa rapid (lòd ps). Devlopman fotodetektè InGaAs nan lavni pral konsantre sou de aspè sa yo: (1) Kouch epitaksi InGaAs la grandi dirèkteman sou yon substrat Si. Kounye a, pifò aparèy mikwoelektwonik sou mache a baze sou Si, epi devlopman entegre InGaAs ak Si ki baze sou Si ki vin apre a se tandans jeneral la. Rezoud pwoblèm tankou diferans rezo ak diferans koyefisyan ekspansyon tèmik enpòtan anpil pou etid InGaAs/Si; (2) Teknoloji longèdonn 1550 nm nan gen matirite, epi longèdonn pwolonje a (2.0 ~ 2.5) μm se direksyon rechèch nan lavni. Avèk ogmantasyon konpozan In yo, move matche rezo ant substrat InP ak kouch epitaksyal InGaAs la ap mennen nan dislokasyon ak domaj ki pi grav, kidonk li nesesè pou optimize paramèt pwosesis aparèy la, diminye domaj rezo yo, epi diminye kouran fènwa aparèy la.