СтруктураФотодетектор Інгааса
Починаючи з 1980 -х років, дослідники вдома та за кордоном вивчали структуру фотодетекторів Ingaas, які в основному поділяються на три типи. Вони є інгаас-семікупровідниковими металевими фотодетектором (MSM-PD), PIN-фотодетектором PIN (PIN-PD) та фотодетектором APD-PD) та PIN-PD). Існують суттєві відмінності в процесі виготовлення та вартості фотодетекторів IngaAs з різними структурами, а також існують великі відмінності в продуктивності пристрою.
Інгаас-семікупровідниковий-метал-металфотодетектор, показаний на малюнку (а), - це спеціальна структура, заснована на перехресті Шоткі. У 1992 році Shi et al. Використовувана метало-органічна технологія епітаксиної фази (LP-Movpe) для вирощування шарів епітакси та підготовлення фотодетектора MSM INGAAS, який має високу чутливість 0,42 А/ Вт на довжині хвилі 1,3 мкм і темний струм нижче 5,6 PA/ μM² при 1,5 В. У 1996 р., Zhang et al. Використовувана епітаксія газової фази (GSMBE) для вирощування епітакси-шару inalas-ingaas-inp. Шар INALAS показав високі характеристики опору, а умови росту були оптимізовані шляхом вимірювання рентгенівської дифракції, так що невідповідність решітки між інгаасами та шаром InALAS знаходилася в межах 1 × 10⁻³. Це призводить до оптимізованої продуктивності пристрою з темним струмом нижче 0,75 ПА/мкм² при 10 В і швидко перехідна реакція до 16 к.с. при 5 В. В цілому фотодетектор структури MSM простий і простий в інтеграції, показуючи низький темний струм (порядок ПА), але металевий електрод зменшить ефективну область поглинання світла пристрою, тому реакція нижча, ніж інші структури.
Фотодетектор INGAAS вставляє внутрішній шар між контактним шаром P-типу та контактним шаром N-типу, як показано на малюнку (B), що збільшує ширину області виснаження, таким чином випромінюючи більше пар електронної діри та утворюючи більший фотокурі, тому він має відмінні результати провідності електронів. У 2007 році А.Полочек та ін. Використовується MBE для вирощування низькотемпературного буферного шару для поліпшення шорсткості поверхні та подолання невідповідності решітки між SI та INP. MOCVD використовувався для інтеграції структури PIN Ingaas на підкладку INP, а чутливість пристрою становила приблизно 0,57A /Вт. У 2011 році армійська науково-дослідна лабораторія (ALR) використовувала PIN-фотодетектори для вивчення зображення LIDAR для навігації, уникнення перешкод/зіткнень та виявлення цільової цільової частини для невеликих безправлених ґрунтових транспортних засобів, інтегрованих з недорогим мікрохвильовим підсилювачем, що значно вдосконалив коефіцієнт сигналу до появи PIGAAS PIFDETECTERCECTER. Виходячи з цього, у 2012 році ALR використовував цей Lidar Imager для роботів, з діапазоном виявлення понад 50 м та роздільною здатністю 256 × 128.
Інгаасфотодетектор лавини- це свого роду фотодетектор із посиленням, структура якого показана на малюнку (с). Пара електронної дірки отримує достатню кількість енергії під дією електричного поля всередині подвоєння області, щоб зіткнутися з атомом, генерувати нові пари електронних отворів, утворювати ефект лавини та помножити нерівноважні носії в матеріалі. У 2013 році Джордж М використовував MBE для вирощування решітки, що відповідають сплавам Inloys та Inalas на підкладці INP, використовуючи зміни в складі сплаву, товщину епітаксіального шару та допінг до модульованої енергії носія для максимізації іонізації електрошоку при мінімізації отвору. При еквівалентному посиленню вихідного сигналу APD показує менший шум і нижній темний струм. У 2016 році Sun Jianfeng та ін. Побудований набір експериментальної платформи Active Laser Active Laser Active Image на основі фотодетектора Ingaas Avalanche. Внутрішня схемаPhotodetector APDОтримані відгомони та безпосередньо вихідні цифрові сигнали, що робить весь пристрій компактним. Експериментальні результати показані на фіг. (d) та (e). Фігура (d)-це фізична фотографія цільової візуалізації, а фігура (e)-це тривимірне зображення відстані. Видно чітко видно, що віконна площа області C має певну глибину відстань з площею A і B. Платформа реалізує ширину імпульсу менше 10 нс, одноразова енергія імпульсу (1 ~ 3) MJ регулюється, приймаючи кут поля об'єктива 2 °, частота повторення 1 кГц, співвідношення мита детектора близько 60%. Завдяки внутрішньому посиленню фотоструму APD, швидкій реакції, компактному розміру, довговічністю та низькій вартості, фотодетектори APD можуть бути порядок більш високим за рівнем виявлення, ніж PIN -фотодетектори, тому поточна основна лідар в основному переважає фотодетектори Avalanche.
Загалом, завдяки швидкому розвитку технології підготовки Ingaa в домашніх умовах та за кордоном ми можемо вміло використовувати MBE, MOCVD, LPE та інші технології для підготовки високоякісного епітаксіального шару IngaAS на підкладці INP. Фотодетектори IngaAs виявляють низький темний струм і високу чутливість, найнижчий темний струм нижчий за 0,75 ПА/мкм², максимальна чутливість до 0,57 а/м, має швидку перехідну реакцію (порядок PS). Майбутній розвиток фотодетекторів Ingaas буде зосереджено на наступних двох аспектах: (1) Епітаксіальний шар IngaAs безпосередньо вирощується на підкладці SI. В даний час більшість мікроелектронних пристроїв на ринку базуються на СІ, а подальший інтегрований розвиток Інгаас та СІ - загальна тенденція. Вирішення проблем, таких як невідповідність решітки та різниця коефіцієнта теплового розширення, мають вирішальне значення для вивчення Інгаас/СІ; (2) Технологія довжини хвилі 1550 нм була зрілою, а розширена довжина хвилі (2,0 ~ 2,5) мкМ - майбутній напрямок досліджень. Зі збільшенням компонентів невідповідність решітки між підкладкою INP та епітаксіальним шаром InGAAS призведе до більш серйозної дислокації та дефектів, тому необхідно оптимізувати параметри процесу пристрою, зменшити дефекти решітки та зменшити темний струм пристрою.
Час посади: 06.2000 р.