ʻO ke kūkulu ʻana o InGaAs photodetector

Kapili oʻO InGaAs photodetector

Mai ka 1980s, ua aʻo nā mea noiʻi ma ka home a me nā ʻāina ʻē i ke ʻano o nā photodetectors InGaAs, i māhele nui ʻia i ʻekolu ʻano. ʻO lākou ʻo InGaAs metal-Semiconductor-metal photodetector (MSM-PD), InGaAs PIN Photodetector (PIN-PD), a me InGaAs Avalanche Photodetector (APD-PD). Aia nā ʻokoʻa nui i ke kaʻina hana a me ke kumukūʻai o InGaAs photodetectors me nā ʻano hana like ʻole, a he ʻokoʻa nui hoʻi i ka hana ʻana o ka mīkini.

ʻO ka InGaAs metala-semiconductor-metalamea nānā kiʻi, i hōʻikeʻia ma ke Kiʻi (a), he hale kūikawā i hoʻokumuʻia ma ka hui Schottky. I ka makahiki 1992, Shi et al. ua hoʻohana i ka ʻenehana haʻahaʻa metala-organic vapor phase epitaxy (LP-MOVPE) no ka ulu ʻana i nā papa epitaxy a hoʻomākaukau ʻia ʻo InGaAs MSM photodetector, nona ka pane kiʻekiʻe o 0.42 A/W ma kahi hawewe o 1.3 μm a me kahi manawa ʻeleʻele ma lalo o 5.6 pA/ μm² ma 1.5 V. I ka makahiki 1996, zhang et al. ua hoʻohana i ka epitaxy molecular beam epitaxy (GSMBE) e hoʻoulu i ka papa epitaxy InAlAs-InGaAs-InP. Ua hōʻike ka papa InAlAs i nā hiʻohiʻona resistivity kiʻekiʻe, a ua hoʻomaikaʻi ʻia nā kūlana ulu e ke ana ʻokoʻa X-ray, no laila ʻo ka lattice mismatch ma waena o nā papa InGaA a me InAlAs i loko o ka laulā o 1×10⁻³. Loaʻa kēia i ka hoʻokō pono ʻana o ka hāmeʻa me ke au ʻeleʻele ma lalo o 0.75 pA/μm² ma 10 V a me ka pane transient wikiwiki a hiki i 16 ps ma 5 V. Ma ke ʻano holoʻokoʻa, maʻalahi a maʻalahi hoʻi ka hoʻohui ʻana o ka MSM structure photodetector. kauoha), akā e hōʻemi ka electrode metala i ka wahi hoʻoheheʻe māmā pono o ka hāmeʻa, no laila ʻoi aku ka haʻahaʻa o ka pane ma mua o nā hale ʻē aʻe.

Hoʻokomo ka mea nānā kiʻi kiʻi InGaAs PIN i kahi ʻāpana koʻikoʻi ma waena o ka papa hoʻopili P-type a me ka papa kuhikuhi N-type, e like me ka mea i hōʻike ʻia ma ke Kiʻi (b), ka mea e hoʻonui ai i ka laula o ka ʻāina hoʻopau, no laila e hoʻomālamalama i nā pālua electron-hole a hana i kahi ʻoi aku ka nui o ka photocurrent, no laila he maikaʻi loa ka hana hoʻokele electron. Ma 2007, A.Poloczek et al. Ua hoʻohana ʻo MBE i ka ulu ʻana i kahi papa haʻahaʻa haʻahaʻa e hoʻomaikaʻi i ka ʻili o ka ʻili a lanakila i ka lattice mismatch ma waena o Si a me InP. Ua hoʻohana ʻia ʻo MOCVD e hoʻohui i ka hoʻolālā PIN InGaAs ma ka substrate InP, a ʻo ka pane ʻana o ka hāmeʻa ma kahi o 0.57A/W. I ka makahiki 2011, ua hoʻohana ka Army Research Laboratory (ALR) i nā kiʻi kiʻi PIN no ke aʻo ʻana i kahi kiʻi kiʻi liDAR no ka hoʻokele ʻana, ka pale ʻana i ka pilikia, a me ka ʻike maka pōkole pōkole no nā kaʻa liʻiliʻi liʻiliʻi unmanned, i hoʻohui ʻia me kahi chip amplifier microwave haʻahaʻa. ua hoʻomaikaʻi nui i ka ratio hōʻailona-a-noise o ka InGaAs PIN photodetector. Ma kēia kumu, i ka makahiki 2012, ua hoʻohana ʻo ALR i kēia kiʻi kiʻi liDAR no nā robots, me kahi ākea ʻike ʻoi aku ma mua o 50 m a me kahi hoʻonā o 256 × 128.

ʻO ka InGaAsʻike kiʻi avalancheHe ʻano mea ʻike kiʻi me ka loaʻa, ʻo ke ʻano o ia mea i hōʻike ʻia ma ke Kiʻi (c). Loaʻa i ka lua electron-hole ka ikehu ma lalo o ka hana o ke kahua uila i loko o ka ʻāpana pālua, no laila e kuʻi me ka atom, e hoʻohua i nā pālua electron-hole hou, e hana i ka hopena avalanche, a hoʻonui i nā mea lawe ʻole equilibrium i ka mea. . I ka makahiki 2013, ua hoʻohana ʻo George M i ka MBE no ka hoʻoulu ʻana i ka lattice e like me InGaAs a me InAlAs alloys ma kahi substrate InP, me ka hoʻohana ʻana i nā loli i ka haku mele, ka mānoanoa o ka epitaxial layer, a me ka doping i ka ikehu hoʻololi e hoʻonui i ka ionization electroshock me ka hoʻemi ʻana i ka ionization puka. I ka loaʻa ʻana o ka hōʻailona hōʻailona like, hōʻike ʻo APD i ka leo haʻahaʻa a me ka haʻahaʻa o ka pōʻeleʻele. Ma 2016, Sun Jianfeng et al. Ua kūkulu ʻia kahi pūʻulu o 1570 nm laser active imaging platform hoʻokolohua e pili ana i ka InGaAs avalanche photodetector. Kaapuni kuloko oʻIke kiʻi APDloaʻa nā leo a me ka hoʻopuka pololei ʻana i nā hōʻailona kikohoʻe, e hoʻopaʻa pono i ka hāmeʻa holoʻokoʻa. Hōʻike ʻia nā hopena hoʻokolohua ma FIG. (d) a me (e). He kiʻi kino ke kiʻi (d) o ke kiʻi kiʻi, a ʻo ke kiʻi (e) he kiʻi mamao ʻekolu. Hiki ke ʻike maopopo ʻia ʻo ka ʻāpana puka aniani o ka ʻāpana c i kahi mamao hohonu me ka ʻāpana A a me b. Ke anuu ike pulse laula emi ma mua o 10 ns, hookahi pulse ikehu (1 ~ 3) mJ adjustable, loaa lens kahua Angle o 2°, repetition alapine o 1 kHz, detector duty lākiō o ma kahi o 60%. Mahalo i ka loaʻa kiʻi kiʻi kūloko o APD, ka pane wikiwiki, ka nui paʻa, ka lōʻihi a me ke kumu kūʻai haʻahaʻa, hiki i nā photodetectors APD ke kauoha i ka nui o ka nui o ka ʻike ma mua o ka PIN photodetectors, no laila ʻo ka liDAR mainstream i kēia manawa ka mea nui e nā avalanche photodetectors.

Ma ke ʻano holoʻokoʻa, me ka hoʻomohala wikiwiki ʻana o ka ʻenehana hoʻomākaukau InGaAs ma ka home a me nā ʻāina ʻē, hiki iā mākou ke hoʻohana akamai i ka MBE, MOCVD, LPE a me nā ʻenehana ʻē aʻe e hoʻomākaukau ai i ka papa epitaxial InGaAs kiʻekiʻe kiʻekiʻe ma ka substrate InP. Hōʻike nā mea nānā kiʻi InGaAs i ka haʻahaʻa ʻeleʻele a me ka pane kiʻekiʻe, ʻoi aku ka haʻahaʻa o ka pōʻeleʻele haʻahaʻa ma mua o 0.75 pA/μm², ʻo ka pane kiʻekiʻe a hiki i 0.57 A/W, a he pane wikiwiki wikiwiki (ps order). E kālele ana ka hoʻomohala ʻana o nā mea nānā kiʻi InGaAs i kēia mau ʻaoʻao ʻelua: (1) Ua ulu pololei ka papa epitaxial InGaAs ma ka substrate Si. I kēia manawa, ʻo ka hapa nui o nā mea microelectronic i ka mākeke ʻo Si based, a ʻo ka hoʻomohala hoʻohui ʻana o InGaAs a me Si based ka ʻano maʻamau. He mea koʻikoʻi ka hoʻoponopono ʻana i nā pilikia e like me ka lattice mismatch a me ka ʻokoʻa ʻokoʻa o ka hoʻonui ʻana i ka wela no ke aʻo ʻana o InGaAs/Si; (2) Ua oʻo ka ʻenehana hawewe 1550 nm, a ʻo ka lōʻihi hawewe lōʻihi (2.0 ~ 2.5) μm ka kuhikuhi noiʻi e hiki mai ana. Me ka hoʻonui ʻana o nā ʻāpana In, ʻo ka lattice mismatch ma waena o InP substrate a me InGaAs epitaxial layer e alakaʻi i ka dislocation a me nā hemahema ʻoi aku ka koʻikoʻi, no laila pono e hoʻonui i nā ʻāpana kaʻina hana, hoʻemi i nā hemahema lattice, a hoʻemi i ka pōʻeleʻele o ka mīkini.