መዋቅር የInGaAs photodetector
ከ 1980 ዎቹ ጀምሮ በአገር ውስጥ እና በውጭ አገር ያሉ ተመራማሪዎች የ InGaAs photodetectors አወቃቀርን አጥንተዋል ፣ እነዚህም በዋነኝነት በሦስት ዓይነቶች ይከፈላሉ ። እነሱም InGaAs metal-Semiconductor-metal photodetector (MSM-PD)፣ InGaAs PIN Photodetector (PIN-PD) እና InGaAs Avalanche Photodetector (APD-PD) ናቸው። የተለያዩ አወቃቀሮች ያሏቸው InGaAs photodetectors በማምረት ሂደት እና ዋጋ ላይ ጉልህ ልዩነቶች አሉ ፣ እና በመሳሪያው አፈፃፀም ላይ ትልቅ ልዩነቶችም አሉ።
የ InGaAs ብረት-ሴሚኮንዳክተር-ብረትፎቶ ዳሳሽበስእል (ሀ) ላይ የሚታየው በሾትኪ መስቀለኛ መንገድ ላይ የተመሰረተ ልዩ መዋቅር ነው። በ 1992 ሺ እና ሌሎች. ዝቅተኛ ግፊት የብረት-ኦርጋኒክ የእንፋሎት ክፍል ኤፒታክሲ ቴክኖሎጂ (LP-MOVPE) ተጠቅሞ ኤፒታክሲያ ንብርብሮችን ለማሳደግ እና የተዘጋጀ InGaAs MSM photodetector፣ ይህም ከፍተኛ ምላሽ 0.42 A/W በ 1.3 μm የሞገድ ርዝመት እና ከ 5.6 pA/ ያነሰ የጨለማ ጅረት ያለው። μm² በ1.5 ቪ. በ1996፣ zhang et al. የInAlAs-InGaAs-InP epitaxy ንብርብርን ለማሳደግ የጋዝ ደረጃ ሞለኪውላር ጨረር ኤፒታክሲ (GSMBE) ተጠቅሟል። የInAlAs ንብርብር ከፍተኛ የመቋቋም ባህሪያትን አሳይቷል፣ እና የእድገት ሁኔታዎች የተመቻቹት በኤክስ ሬይ ልዩነት ልኬት ነው፣ ስለዚህ በInGaAs እና InAlAs ንብርብሮች መካከል ያለው የላቲስ አለመመጣጠን በ1×10⁻³ ክልል ውስጥ ነበር። ይህ የተመቻቸ የመሣሪያ አፈጻጸም ከጨለማው የአሁኑ ከ0.75 pA/μm² በታች በ10 ቮ እና ፈጣን ጊዜያዊ ምላሽ እስከ 16 ፒኤስ በ 5 ቮ. በአጠቃላይ፣ የኤምኤስኤም መዋቅር ፎቶ ዳሳሽ ቀላል እና ለማዋሃድ ቀላል ነው፣ ዝቅተኛ የጨለማ ጅረት (pA) ያሳያል። ቅደም ተከተል), ነገር ግን የብረት ኤሌክትሮጁ የመሳሪያውን ውጤታማ የብርሃን መሳብ ቦታ ይቀንሳል, ስለዚህ ምላሹ ከሌሎች መዋቅሮች ያነሰ ነው.
በስእል (ለ) ላይ እንደሚታየው የ InGaAs ፒን ፎቶ ጠቋሚ በፒ-አይነት የእውቂያ ንብርብር እና በኤን-አይነት የእውቂያ ንብርብር መካከል ያለውን ውስጣዊ ሽፋን ያስገባል ፣ይህም የመቀነሱን ክልል ስፋት ይጨምራል ፣በዚህም ተጨማሪ ኤሌክትሮን-ቀዳዳ ጥንዶችን ያስወጣል እና ሀ. ተለቅ ያለ የፎቶ ቀረጻ፣ ስለዚህ እጅግ በጣም ጥሩ የኤሌክትሮን ማስተላለፊያ አፈጻጸም አለው። በ 2007, A.Poloczek et al. የገጽታውን ሸካራነት ለማሻሻል እና በሲ እና በ InP መካከል ያለውን የላቲስ አለመመጣጠን ለማሸነፍ MBEን ተጠቅሞ ዝቅተኛ የሙቀት መጠን ቋት ንጣፍን ለማሳደግ ተጠቅሟል። MOCVD የ InGaAs ፒን መዋቅርን በInP substrate ላይ ለማዋሃድ ጥቅም ላይ የዋለ ሲሆን የመሣሪያው ምላሽ 0.57A/W ያህል ነበር። እ.ኤ.አ. በ2011 የሠራዊት ምርምር ላብራቶሪ (ALR) የሊዳር ምስልን ለማሰስ ፒን ፎቶ ዳሳሾችን ተጠቅሞ ለማሰስ፣ እንቅፋት/ግጭት ለማስወገድ፣ እና ለአጭር ርቀት ዒላማ ማፈላለግ/መለየት ለአነስተኛ ሰው አልባ ተሽከርካሪዎች መለየት፣ ዝቅተኛ ዋጋ ካለው ማይክሮዌቭ ማጉያ ቺፕ ጋር ተቀናጅቶ የInGaAs ፒን ፎቶ ዳሳሽ የምልክት-ወደ-ጫጫታ ጥምርታ በከፍተኛ ሁኔታ አሻሽሏል። በዚህ መሠረት፣ በ2012፣ ኤአርአር ይህን የሊዳር ምስል ለሮቦቶች ተጠቅሞበታል፣ ከ50 ሜትር በላይ የመለየት ወሰን እና 256 × 128 ጥራት ያለው።
የ InGaAsየበረዶ መንሸራተቻ የፎቶ ዳሳሽከጥቅም ጋር የፎቶ ዳሳሽ ዓይነት ነው, አወቃቀሩ በስእል (ሐ) ይታያል. የኤሌክትሮን-ቀዳዳ ጥንዶች ከአቶም ጋር ለመጋጨት፣ አዲስ የኤሌክትሮን-ቀዳዳ ጥንዶችን ለማመንጨት፣ የአቫላንቼን ተፅእኖ በመፍጠር እና በእቃው ውስጥ የሚገኙትን ሚዛናዊ ያልሆኑ ተሸካሚዎችን በማባዛት በእጥፍ በሚሆነው ክልል ውስጥ ባለው የኤሌክትሪክ መስክ እንቅስቃሴ ውስጥ በቂ ኃይልን ያገኛሉ። . እ.ኤ.አ. በ 2013፣ ጆርጅ ኤም በInP substrate ላይ ከ InGaAs እና InAlAs alloys ጋር የሚዛመዱ ጥልፍልፍዎችን ለማምረት MBEን ተጠቅሟል፣ በ alloy ቅንብር፣ በኤፒታክሲያል ንብርብር ውፍረት እና በዶፒንግ ወደ ተለዋዋጭ ተሸካሚ ሃይል በመጠቀም የቀዳዳ ionizationን በመቀነስ የኤሌክትሮሾክ ionizationን ከፍ ለማድረግ። በተመጣጣኝ የውጤት ምልክት ትርፍ፣ ኤፒዲ ዝቅተኛ ድምጽ እና ዝቅተኛ የጨለማ ፍሰት ያሳያል። በ 2016, Sun Jianfeng et al. የ 1570 nm ሌዘር አክቲቭ ኢሜጂንግ የሙከራ መድረክ በ InGaAs avalanche photodetector ላይ ተመስርቶ ገንብቷል። የውስጥ ዑደት የAPD የፎቶ ዳሳሽማሚቶ ተቀብሎ በቀጥታ ዲጂታል ሲግናሎችን በማውጣት መላውን መሳሪያ የታመቀ ያደርገዋል። የሙከራ ውጤቶቹ በ FIG ውስጥ ይታያሉ። (መ) እና (ሠ) ምስል (መ) የዒላማው አካላዊ ፎቶ ነው, እና ምስል (ሠ) ባለ ሶስት አቅጣጫዊ ርቀት ምስል ነው. የመስኮቱ አካባቢ ሐ አካባቢ ከ A እና b ጋር የተወሰነ ጥልቀት ያለው ርቀት እንዳለው በግልፅ ማየት ይቻላል. መድረኩ የሚገነዘበው የ pulse ስፋት ከ 10 ns በታች ነው፣ ነጠላ የ pulse energy (1 ~ 3) mJ የሚስተካከለው፣ የሌንስ መስክ አንግል 2° የሚቀበል፣ የ1 kHz ድግግሞሽ፣ የዳይሬክተሮች ግዴታ 60% ገደማ። ለኤፒዲ ውስጣዊ የፎቶ ወቅታዊ ጥቅም፣ ፈጣን ምላሽ፣ የታመቀ መጠን፣ ረጅም ጊዜ እና ዝቅተኛ ወጭ ምስጋና ይግባውና ኤፒዲ የፎቶ መመርመሪያዎች ከፒን ፎቶ መመርመሪያዎች የበለጠ የመጠን ቅደም ተከተል ሊሆኑ ይችላሉ ፣ ስለሆነም አሁን ያለው ዋና ዋና የሊዳራዎች በዋነኝነት በአቫላንቼ ፎቶ ዳይሬክተሮች የተያዙ ናቸው።
በአጠቃላይ የ InGaAs ዝግጅት ቴክኖሎጂ በሀገር ውስጥ እና በውጭ ሀገር በፍጥነት በማደግ ላይ, MBE, MOCVD, LPE እና ሌሎች ቴክኖሎጂዎችን በ InP substrate ላይ ትልቅ ቦታ ከፍተኛ ጥራት ያለው የ InGaAs epitaxial Layer ለማዘጋጀት በችሎታ መጠቀም እንችላለን. InGaAs photodetectors ዝቅተኛ የጨለማ ጅረት እና ከፍተኛ ምላሽ ይሰጣሉ፣ ዝቅተኛው የጨለማ ጅረት ከ0.75 pA/μm² ያነሰ ነው፣ ከፍተኛው ምላሽ እስከ 0.57 A/W ነው፣ እና ፈጣን ጊዜያዊ ምላሽ (ps order) አለው። የ InGaAs photodetectors የወደፊት እድገት በሚከተሉት ሁለት ገጽታዎች ላይ ያተኩራል፡ (1) InGaAs epitaxial layer በቀጥታ በሲ substrate ላይ ይበቅላል። በአሁኑ ጊዜ በገበያ ውስጥ ያሉት አብዛኛዎቹ የማይክሮኤሌክትሮኒካዊ መሳሪያዎች በሲ ላይ የተመሰረቱ ናቸው, እና ቀጣይ የተቀናጀ የ InGaAs እና Si ላይ የተመሰረተ እድገት አጠቃላይ አዝማሚያ ነው. እንደ የላቲስ አለመመጣጠን እና የሙቀት ማስፋፊያ ቅንጅት ልዩነት ያሉ ችግሮችን መፍታት ለ InGaAs/Si ጥናት ወሳኝ ነው። (2) የ1550 nm የሞገድ ርዝመት ቴክኖሎጂ ጎልማሳ ሲሆን የተራዘመው የሞገድ ርዝመት (2.0 ~ 2.5) μm የወደፊት የምርምር አቅጣጫ ነው። በ In ክፍሎች መጨመር ፣ በ InP substrate እና InGaAs epitaxial Layer መካከል ያለው የላቲስ አለመመጣጠን ወደ ከባድ መዘበራረቅ እና ጉድለቶች ያስከትላል ፣ ስለሆነም የመሳሪያውን ሂደት መለኪያዎች ማመቻቸት ፣ የጥልፍ ጉድለቶችን መቀነስ እና የመሳሪያውን ጨለማ ፍሰት መቀነስ ያስፈልጋል።
የልጥፍ ሰዓት፡- ግንቦት-06-2024