හි ව්යුහයInGaAs photodetector
1980 ගණන්වල සිට දේශීය හා විදේශීය පර්යේෂකයන් InGaAs photodetectors හි ව්යුහය අධ්‍යයනය කර ඇති අතර ඒවා ප්‍රධාන වශයෙන් වර්ග තුනකට බෙදා ඇත. ඒවා නම් InGaAs metal-Semiconductor-metal photodetector (MSM-PD), InGaAs PIN Photodetector (PIN-PD) සහ InGaAs Avalanche Photodetector (APD-PD) ය. විවිධ ව්‍යුහයන් සහිත InGaAs photodetectors නිෂ්පාදනය කිරීමේ ක්‍රියාවලියේ සහ පිරිවැයෙහි සැලකිය යුතු වෙනස්කම් ඇති අතර උපාංග ක්‍රියාකාරිත්වයේ විශාල වෙනස්කම් ද ඇත.
InGaAs ලෝහ-අර්ධ සන්නායක-ලෝහphotodetector, රූපය (a) හි පෙන්වා ඇති පරිදි, Schottky හන්දිය මත පදනම් වූ විශේෂ ව්යුහයකි. 1992 දී, Shi et al. Epitaxy ස්ථර වර්ධනය සඳහා අඩු පීඩන ලෝහ-කාබනික වාෂ්ප අදියර epitaxy තාක්ෂණය (LP-MOVPE) භාවිතා කරන ලද අතර InGaAs MSM photodetector සකස් කරන ලදී, එය 1.3 μm තරංග ආයාමයකින් 0.42 A/W ක ඉහළ ප්‍රතිචාරයක් සහ 5.6 pA/ ට අඩු අඳුරු ධාරාවක් ඇත. μm² 1.5 V. 1996 දී, zhang et al. InAlAs-InGaAs-InP epitaxy ස්තරය වර්ධනය කිරීම සඳහා ගෑස් අදියර අණුක කදම්භ epitaxy (GSMBE) භාවිතා කරන ලදී. InAlAs ස්තරය ඉහළ ප්‍රතිරෝධක ලක්ෂණ පෙන්නුම් කළ අතර, X-ray විවර්තන මිනුම් මගින් වර්ධන තත්ත්වයන් ප්‍රශස්ත කර ඇති අතර, InGaAs සහ InAlAs ස්ථර අතර දැලිස් නොගැලපීම 1×10⁻³ පරාසය තුළ විය. මෙහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස 10 V දී 0.75 pA/μm² ට අඩු අඳුරු ධාරාවක් සහ 5 V දී 16 ps දක්වා වේගවත් සංක්‍රාන්ති ප්‍රතිචාරයක් සහිත උපාංග ක්‍රියාකාරීත්වය ප්‍රශස්ත කරයි. සමස්තයක් ලෙස, MSM ව්‍යුහ ෆොටෝඩෙක්ටරය සරල සහ ඒකාබද්ධ කිරීමට පහසු වන අතර අඩු අඳුරු ධාරාවක් (pA) පෙන්වයි. අනුපිළිවෙල), නමුත් ලෝහ ඉලෙක්ට්රෝඩය උපාංගයේ ඵලදායී ආලෝක අවශෝෂණ ප්රදේශය අඩු කරනු ඇත, එබැවින් ප්රතිචාරය අනෙකුත් ව්යුහයන්ට වඩා අඩුය.
InGaAs PIN photodetector විසින් P-type ස්පර්ශක ස්ථරය සහ N-type ස්පර්ශක ස්ථරය අතර සහජ ස්ථරයක් ඇතුල් කරයි, රූපය (b) හි පෙන්වා ඇති පරිදි, එය ක්ෂය වීමේ කලාපයේ පළල වැඩි කරයි, එමගින් වැඩි ඉලෙක්ට්‍රෝන සිදුරු යුගල විකිරණය කර සාදයි. විශාල ප්‍රභා ධාරාවක්, එබැවින් එය විශිෂ්ට ඉලෙක්ට්‍රෝන සන්නායක කාර්ය සාධනයක් ඇත. 2007 දී, A.Poloczek et al. මතුපිට රළුබව වැඩි දියුණු කිරීමට සහ Si සහ InP අතර දැලිස් නොගැලපීම මඟහරවා ගැනීම සඳහා අඩු-උෂ්ණත්ව බෆර ස්ථරයක් වර්ධනය කිරීමට MBE භාවිතා කරන ලදී. InP උපස්ථරය මත InGaAs PIN ව්යුහය ඒකාබද්ධ කිරීමට MOCVD භාවිතා කරන ලද අතර උපාංගයේ ප්රතිචාරය 0.57A /W පමණ විය. 2011 දී, යුධ හමුදා පර්යේෂණ රසායනාගාරය (ALR) අඩු වියදම් මයික්‍රෝවේව් ඇම්ප්ලිෆයර් චිපයක් සමඟ ඒකාබද්ධ කරන ලද කුඩා මිනිසුන් රහිත වාහන සඳහා යාත්‍රා කිරීම, බාධක/ගැටීම් වළක්වා ගැනීම සහ කෙටි දුර ඉලක්ක හඳුනාගැනීම/හඳුනාගැනීම සඳහා liDAR ඉමේජරයක් අධ්‍යයනය කිරීමට PIN photodetectors භාවිතා කළේය. InGaAs PIN photodetector හි සංඥා-ශබ්ද අනුපාතය සැලකිය යුතු ලෙස වැඩිදියුණු කරන ලදී. මෙම පදනම මත, 2012 දී, ALR විසින් රොබෝවරුන් සඳහා මෙම liDAR ඉමේජර් භාවිතා කරන ලදී, හඳුනාගැනීමේ පරාසය 50 m ට වැඩි සහ 256 × 128 විභේදනයකින්.
InGaAsavalanche photodetectorප්‍රතිලාභ සහිත ෆොටෝඩෙක්ටර වර්ගයකි, එහි ව්යුහය රූපයේ (c) දක්වා ඇත. ඉලෙක්ට්‍රෝන සිදුරු යුගලය දෙගුණ කිරීමේ කලාපය තුළ ඇති විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රයේ ක්‍රියාකාරිත්වය යටතේ ප්‍රමාණවත් ශක්තියක් ලබා ගනී, එමඟින් පරමාණුව සමඟ ගැටීමට, නව ඉලෙක්ට්‍රෝන-කුහර යුගල උත්පාදනය කිරීමට, හිම කුණාටු ආචරණයක් ඇති කිරීමට සහ ද්‍රව්‍යයේ සමතුලිත නොවන වාහකයන් ගුණ කරයි. . 2013 දී, ජෝර්ජ් එම් විසින් InP උපස්ථරයක් මත දැලිස් ගැළපෙන InGaAs සහ InAlAs මිශ්‍ර ලෝහ වර්ධනය කිරීමට MBE භාවිතා කළේය, සිදුරු අයනීකරණය අවම කරන අතරම විද්‍යුත් කම්පන අයනීකරණය උපරිම කිරීම සඳහා මිශ්‍ර ලෝහ සංයුතිය, epitaxial ස්ථර ඝණකම සහ මොඩියුලේටඩ් වාහක ශක්තියට මාත්‍රණය කිරීම භාවිතා කරයි. සමාන ප්රතිදාන සංඥා ලාභයේ දී, APD අඩු ශබ්දයක් සහ අඩු අඳුරු ධාරාවක් පෙන්වයි. 2016 දී Sun Jianfeng et al. InGaAs avalanche photodetector මත පදනම්ව 1570 nm ලේසර් ක්රියාකාරී රූප පර්යේෂණාත්මක වේදිකාවක් ගොඩනගා ඇත. අභ්යන්තර පරිපථයAPD photodetectorලැබුණු දෝංකාර සහ සෘජුව ප්රතිදානය ඩිජිටල් සංඥා, සම්පූර්ණ උපාංගය සංයුක්ත කිරීම. පර්යේෂණාත්මක ප්රතිඵල FIG හි පෙන්වා ඇත. (d) සහ (e). රූපය (d) යනු රූපකරණ ඉලක්කයේ භෞතික ඡායාරූපයක් වන අතර, රූපය (e) යනු ත්‍රිමාන දුරස්ථ රූපයකි. C ප්‍රදේශයේ ජනේල ප්රදේශය A සහ b ප්රදේශය සමඟ යම් ගැඹුරක දුරක් ඇති බව පැහැදිලිව දැකගත හැකිය. වේදිකාව 10 ns ට අඩු ස්පන්දන පළල, තනි ස්පන්දන ශක්තිය (1 ~ 3) mJ වෙනස් කළ හැකි, 2 ° ලබා ගැනීමේ කාච ක්ෂේත්‍ර කෝණය, 1 kHz පුනරාවර්තන සංඛ්‍යාතය, 60% ක පමණ අනාවරක තීරුබදු අනුපාතය අවබෝධ කර ගනී. APD හි අභ්යන්තර ප්‍රභා ධාරා ලාභය, වේගවත් ප්රතිචාරය, සංයුක්ත ප්‍රමාණය, කල්පැවැත්ම සහ අඩු පිරිවැයට ස්තූතිවන්ත වන අතර, APD ෆොටෝඩෙටෙක්ටර් PIN ෆොටෝඩෙටෙක්ටරවලට වඩා හඳුනාගැනීමේ වේගයේ විශාලත්වයේ අනුපිළිවෙලක් විය හැකිය, එබැවින් වර්තමාන ප්‍රධාන ධාරාවේ liDAR ප්‍රධාන වශයෙන් avalanche photodetectors විසින් ආධිපත්‍යය දරයි.
සමස්තයක් වශයෙන්, දේශීය හා විදේශයන්හි InGaAs සකස් කිරීමේ තාක්ෂණයේ ශීඝ්‍ර සංවර්ධනයත් සමඟ, අපට InP උපස්ථරය මත විශාල ප්‍රදේශයක උසස් තත්ත්වයේ InGaAs epitaxial ස්ථරයක් සැකසීමට MBE, MOCVD, LPE සහ වෙනත් තාක්ෂණයන් දක්ෂ ලෙස භාවිතා කළ හැකිය. InGaAs photodetectors අඩු අඳුරු ධාරාවක් සහ ඉහළ ප්‍රතිචාර දැක්වීමක් පෙන්නුම් කරයි, අඩුම අඳුරු ධාරාව 0.75 pA/μm² ට වඩා අඩුය, උපරිම ප්‍රතිචාර දැක්වීම 0.57 A/W දක්වා වන අතර වේගවත් සංක්‍රාන්ති ප්‍රතිචාරයක් (ps අනුපිළිවෙල) ඇත. InGaAs photodetectors හි අනාගත සංවර්ධනය පහත සඳහන් අංශ දෙක කෙරෙහි අවධානය යොමු කරනු ඇත: (1) InGaAs epitaxial ස්ථරය සෘජුවම Si උපස්ථරය මත වගා කෙරේ. වර්තමානයේදී, වෙළඳපොලේ ඇති බොහෝ ක්ෂුද්‍ර ඉලෙක්ට්‍රොනික උපාංග Si පදනම් කරගත් ඒවා වන අතර, InGaAs සහ Si පදනම් වූ පසුකාලීන ඒකාබද්ධ සංවර්ධනය සාමාන්‍ය ප්‍රවණතාවයයි. InGaAs/Si අධ්‍යයනය සඳහා දැලිස් නොගැලපීම සහ තාප ප්‍රසාරණ සංගුණක වෙනස වැනි ගැටළු විසඳීම ඉතා වැදගත් වේ; (2) 1550 nm තරංග ආයාම තාක්ෂණය පරිණත වී ඇති අතර, විස්තීරණ තරංග ආයාමය (2.0 ~ 2.5) μm අනාගත පර්යේෂණ දිශාව වේ. සංරචකවල වැඩි වීමත් සමඟ, InP උපස්ථරය සහ InGaAs epitaxial ස්ථරය අතර දැලිස් නොගැලපීම වඩාත් බරපතල විස්ථාපනය හා දෝෂ වලට තුඩු දෙනු ඇත, එබැවින් උපාංග ක්‍රියාවලි පරාමිතීන් ප්‍රශස්ත කිරීම, දැලිස් දෝෂ අඩු කිරීම සහ උපාංගය අඳුරු ධාරාව අඩු කිරීම අවශ්‍ය වේ.
පසු කාලය: මැයි-06-2024