СтруктураPhotodetector ingaas
З 1980 -х гадоў даследчыкі дома і за мяжой вывучалі структуру фотадэтэктараў Ingaas, якія ў асноўным падзелены на тры тыпы. Гэта метал-паўправадніковы метал-метал (MSM-PD), PIN-фотадэтэктар PIN-PIN-PIN (PIN-PD) і PhotodeTector Avalanche Ingaas (APD-PD). Існуюць істотныя адрозненні ў працэсе вырабу і кошту фотадэтэктараў IngaAs з рознымі структурамі, а таксама існуюць вялікія адрозненні ў прадукцыйнасці прылад.
Металічны металічны метал інгаасафотадэтэктар, паказана на малюнку (а), гэта спецыяльная структура, заснаваная на развязцы Schottky. У 1992 годзе Shi et al. Для вырошчвання пластоў эпітакксі і падрыхтаванай тэхналогіі эпітаксі (LP-MOVPE) выкарыстоўваецца металічна-арганічная паравая фаза (LP-MOVPE) і падрыхтаваны Photodetector MSM Ingaas, які мае высокую рэагаванне 0,42 а/ Вт на даўжыні хвалі 1,3 мкМ і цёмны ток ніжэй 5,6 PA/ мкм² пры 1,5 В. у 1996 г., Zhang et al. Выкарыстоўваецца малекулярны прамень газавай фазы (GSMBE) для вырошчвання эпітакксіі інгаас-Інгаас-Інгаса. Пласт INALAS паказаў характарыстыкі высокай рэзістэнтнасці, і ўмовы росту былі аптымізаваны шляхам вымярэння рэнтгенаўскай дыфракцыі, так што неадпаведнасць рашоткі паміж пластамі IngaAs і INALAS знаходзілася ў межах 1 × 10⁻³. Гэта прыводзіць да аптымізаванай прадукцыйнасці прылады з цёмным токам ніжэй 0,75 ПА/мкМ² пры 10 В і хуткай пераходнай рэакцыяй да 16 пс пры 5 В. У цэлым, структура структуры МСМ простая і простая ў інтэграцыі, паказваючы нізкі цёмны ток (парадак ПА), але металічны электрод паменшыць эфектыўную плошчу паглынання святла, таму рэакцыя ніжэй, чым у іншых структурах.
Фотадэтэктар PIN INGAAS ўстаўляе ўнутраны пласт паміж кантактным пластом P-тыпу і кантактным пластом N-тыпу, як паказана на малюнку (б), што павялічвае шырыню вобласці знясілення, тым самым выпраменьваючы больш пар электронаў адтуліны і ўтвараючы вялікую фотаструм, таму ён мае выдатную прадукцыйнасць электронаў. У 2007 годзе A.Poloczek et al. Выкарыстоўваецца MBE для вырошчвання нізкатэмпературнага буфернага пласта для паляпшэння шурпатасці паверхні і пераадолення неадпаведнасці кратаў паміж Si і INP. MOCVD быў выкарыстаны для інтэграцыі структуры штыфта IngaAs на субстрат INP, а спагадлівасць прылады склала каля 0,57A /W. У 2011 годзе ў армейскім навукова-даследчай лабараторыі (ALR) выкарыстоўвалася PIN-фотадэтэктары для вывучэння лідарнага малюнка для навігацыі, пазбягання перашкод/сутыкненняў і выяўлення/ідэнтыфікацыі кароткага дыяпазону для невялікіх беспілотных аўтамабіляў, інтэграванага з нізкай коштам мікрахвалевага ўзмацняльніка, які значна палепшыў каэфіцыент сігнал-да-адту для піндэтатара сігналу. Зыходзячы з гэтага, у 2012 годзе ALR выкарыстаў гэты Lidar Imager для робатаў, з дыяпазонам выяўлення больш за 50 м і дазволам 256 × 128.
ІнгаасФотадэтэктар лавіныгэта своеасаблівы фотадэтэктар з узмацненнем, структура якой паказана на малюнку (с). Пара электронных адтулін атрымлівае дастатковую энергію пад дзеяннем электрычнага поля ўнутры вобласці падваення, каб сутыкнуцца з атамам, ствараць новыя пары электронаў адтуліны, утвараюць эфект лавіны і памножце носьбітаў, якія не належаць да яго, у матэрыяле. У 2013 годзе Джордж М выкарыстаў MBE для вырошчвання кратаў, якія адпавядалі інгаасу і іналасу на субстраце INP, выкарыстоўваючы змены ў складзе сплаву, таўшчыню эпітаксія і допінг да мадуляванай энергіі носьбіта, каб максімальна павялічыць іянізацыю электрашока, адначасова мінімізуючы іянізацыю адтуліны. Пры эквівалентным узмацненні выходнага сігналу APD паказвае меншы шум і нізкі цёмны ток. У 2016 годзе Sun Jianfeng і інш. Стварыў набор 1570 нм лазернай актыўнай эксперыментальнай платформы на аснове фотадэтэктара Avalanche Ingaas Avalanche. Унутраная схемаAPD фотадэтэктарАтрыманы рэха і непасрэдна выводзіцца лічбавыя сігналы, што робіць усё прыладзе кампактным. Вынікі эксперыментаў прыведзены на мал. (d) і (е). Малюнак (d)-гэта фізічная фатаграфія мэты візуалізацыі, а малюнак (е)-гэта трохмернае малюнак на адлегласці. Відавочна, што вобласць вобласці C мае пэўную глыбіню адлегласці з плошчай A і B. Платформа рэалізуе шырыню імпульсу менш за 10 нс, аднаразовая энергія імпульсу (1 ~ 3), які рэгулюецца, прыём кута поля лінзаў 2 °, частата паўтарэння 1 кГц, суадносіны дэтэктара каля 60%. Дзякуючы ўнутранаму ўзмацненню фотаструма APD, хуткага рэагавання, кампактнага памеру, даўгавечнасці і нізкай кошту, фотадэтэктары APD могуць быць парадак большую хуткасць выяўлення, чым PIN -фотадэтэктары, таму ў бягучым асноўным лідары пераважна пераважаюць лавінныя фотадэтэктары.
У цэлым, з хуткай распрацоўкай тэхналогій падрыхтоўкі IngaaS дома і за мяжой, мы можам умела выкарыстоўваць MBE, MOCVD, LPE і іншыя тэхналогіі для падрыхтоўкі высокай якасці эпітаксіальнага ўзроўню IngaAs на субстраце INP. PhotodeTectors Ingaas праяўляе нізкі цёмны ток і высокая спагадлівасць, самы нізкі цёмны ток ніжэй 0,75 PA/мкм², максімальная спагадлівасць складае да 0,57 а/мас і мае хуткі пераходны адказ (парадак PS). Будучае развіццё фотадэтэктараў Ingaas будзе засяроджана на наступных двух аспектах: (1) эпітаксіяльны пласт Ingaas непасрэдна вырошчваецца на субстраце Si. У цяперашні час большасць мікраэлектронных прылад на рынку заснаваны на СІ, а наступнае інтэграванае развіццё INGAAS і SI - агульная тэндэнцыя. Вырашэнне праблем, такіх як неадпаведнасць кратаў і розніца каэфіцыентаў цеплавога пашырэння, мае вырашальнае значэнне для вывучэння IngaAs/Si; . З павелічэннем кампанентаў, неадпаведнасць рашоткі паміж субстратам INP і эпітаксіяльным пластом IngaAs прывядзе да больш сур'ёзнай дыслакацыі і дэфектаў, таму неабходна аптымізаваць параметры працэсу прылады, паменшыць дэфекты кратаў і паменшыць прылады цёмны ток.
Час пасля: май-06-2024