ከ1980ዎቹ ጀምሮ፣ በአገር ውስጥም ሆነ በውጭ አገር የሚገኙ ተመራማሪዎች የInGaAs ፎቶዲቴክተሮችን አወቃቀር አጥንተዋል፣ እነዚህም በዋናነት በሦስት ዓይነቶች ይከፈላሉ። እነሱም InGaAs metal-semiconductor-metal photodetector (MSM-PD)፣ InGaAs PIN Photodetector (PIN-PD) እና InGaAs Avalanche Photodetector (APD-PD) ናቸው። የተለያዩ መዋቅሮች ያሏቸው InGaAs photodetectors በማምረቻ ሂደት እና ዋጋ ላይ ጉልህ ልዩነቶች አሉ፣ እንዲሁም በመሳሪያ አፈጻጸም ላይ ትልቅ ልዩነቶች አሉ።
የኢንጋአስ ብረት-ሴሚኮንዳክተር-ብረትፎቶዲቴክተርበሥዕል (a) ላይ የሚታየው፣ በሾትኪ መጋጠሚያ ላይ የተመሠረተ ልዩ መዋቅር ነው። በ1992፣ ሺ እና ሌሎችም የኤፒታክሲ ንብርብሮችን ለማሳደግ ዝቅተኛ ግፊት ያለው የብረት-ኦርጋኒክ የእንፋሎት ፋዝ ኤፒታክሲ ቴክኖሎጂ (LP-MOVPE) ተጠቅመው የInGaAs MSM ፎቶዲቴክተር አዘጋጁ፣ ይህም በ1.3 μm የሞገድ ርዝመት 0.42 A/W እና በ1.5 V ከ5.6 pA/ μm² በታች የሆነ ጥቁር ጅረት አለው። በ1996፣ ዣንግ እና ሌሎችም የInAlAs-InGaAs-InGaAs-InP ኤፒታክሲ ንብርብርን ለማሳደግ የጋዝ ፋዝ ሞለኪውላዊ ጨረር ኤፒታክሲ (GSMBE) ተጠቅመዋል። የInAlAs ንብርብር ከፍተኛ የመቋቋም ባህሪያትን አሳይቷል፣ እና የእድገት ሁኔታዎች በኤክስሬይ ዲፍራክሽን መለኪያ የተመቻቹ ናቸው፣ ስለዚህም በInGaAs እና InAlAs ንብርብሮች መካከል ያለው የላቲስ አለመመጣጠን በ1×10⁻³ ክልል ውስጥ እንዲሆን። ይህ በ10 ቮልት ከ0.75 pA/μm² በታች የሆነ የጨለማ ፍሰት እና በ5 ቮልት እስከ 16 ps ፈጣን ጊዜያዊ ምላሽ ያለው የመሳሪያ አፈጻጸምን ያመጣል። በአጠቃላይ፣ የኤምኤስኤም መዋቅር ፎቶዲቴክተር ቀላል እና ለማዋሃድ ቀላል ሲሆን ዝቅተኛ የጨለማ ፍሰት (pA ቅደም ተከተል) ያሳያል፣ ነገር ግን የብረት ኤሌክትሮድ የመሳሪያውን ውጤታማ የብርሃን መምጠጥ ቦታ ይቀንሳል፣ ስለዚህ ምላሹ ከሌሎች መዋቅሮች ያነሰ ነው።
የInGaAs ፒን ፎቶዲቴክተር በምስል (ለ) ላይ እንደሚታየው በP-type እውቂያ ንብርብር እና በN-type እውቂያ ንብርብር መካከል ውስጣዊ ንብርብር ያስገባል፣ ይህም የመሟሟት ክልል ስፋትን ይጨምራል፣ በዚህም ተጨማሪ የኤሌክትሮን-ቀዳዳ ጥንዶችን ያበራል እና ትልቅ የፎቶ ጅረት ይፈጥራል፣ ስለዚህ እጅግ በጣም ጥሩ የኤሌክትሮን ማስተላለፊያ አፈጻጸም አለው። እ.ኤ.አ. በ2007፣ ኤ.ፖሎክዜክ እና ሌሎችም የገጽታ ሸካራነትን ለማሻሻል እና በSi እና InP መካከል ያለውን የላቲስ አለመጣጣም ለማሸነፍ ዝቅተኛ የሙቀት መጠን ያለው የቋት ንብርብር ለማሳደግ MBE ን ተጠቅመዋል። MOCVD የInGaAs ፒን መዋቅርን በInP substrate ላይ ለማዋሃድ ጥቅም ላይ ውሏል፣ እና የመሳሪያው ምላሽ 0.57A /W አካባቢ ነበር። እ.ኤ.አ. በ2011፣ የጦር ምርምር ላቦራቶሪ (ALR) ለማሰስ፣ ለመሰናክል/ግጭት መከላከል እና ለአነስተኛ ሰው ለሌላቸው የመሬት ተሽከርካሪዎች የአጭር ርቀት ኢላማ ለይቶ ማወቅ/መለየት የliDAR ምስል ሰሪዎችን ለማጥናት የፒን ፎቶዲቴክተሮችን ተጠቅሟል፣ ይህም የInGaAs ፒን ፎቶዲቴክተርን የምልክት-ወደ-ጫጫታ ጥምርታ በከፍተኛ ሁኔታ ባሻሻለው ዝቅተኛ ዋጋ ካለው ማይክሮዌቭ ማጉያ ቺፕ ጋር ተዋህዷል። በዚህ መሠረት፣ በ2012፣ ALR ይህንን የliDAR ምስል ለሮቦቶች ተጠቅሞበታል፣ ከ50 ሜትር በላይ የሆነ የመለየት ክልል እና 256 × 128 ጥራት አለው።
የኢንጋኤኤስ (InGaAs)የአቬላንች ፎቶዲቴክተርከግኝት ጋር የፎቶ መመርመሪያ አይነት ሲሆን፣ አወቃቀሩ በምስል (ሐ) ላይ ይታያል። የኤሌክትሮን-ሆል ጥንድ በእጥፍ ክልል ውስጥ ባለው የኤሌክትሪክ መስክ ተግባር ስር በቂ ኃይል ያገኛል፣ ስለዚህ ከአቶሙ ጋር ይጋጫል፣ አዲስ የኤሌክትሮን-ሆል ጥንዶችን ያመነጫል፣ የአቬላንች ውጤት ይፈጥራል፣ እና በቁሱ ውስጥ ያለውን ሚዛናዊ ያልሆነ ተሸካሚዎችን ያባዛል። እ.ኤ.አ. በ2013፣ ጆርጅ ኤም በInP substrate ላይ የሚዛመዱ InGaAs እና InAlAs ቅይጥዎችን ለማሳደግ MBE ተጠቅሟል፣ በቅይጥ ስብጥር፣ በኤፒታክሲያል ንብርብር ውፍረት እና በተሻሻለው ተሸካሚ ኃይል ላይ ዶፒንግ ለውጦችን በመጠቀም የኤሌክትሮሾክ አዮኒዜሽንን ከፍ ለማድረግ። በተመጣጣኝ የውጤት ምልክት ትርፍ፣ APD ዝቅተኛ ድምጽ እና ዝቅተኛ ጨለማ ጅረት ያሳያል። እ.ኤ.አ. በ2016፣ ሰን ጂያንፌንግ እና ሌሎችም በInGaAs የበረዶ ፎቶ መመርመሪያ ላይ የተመሠረተ የ1570 nm የሌዘር አክቲቭ ኢሜጂንግ የሙከራ መድረክ ስብስብ ገነቡ። የውስጥ ዑደትየኤፒዲ ፎቶዲተርማሚቶዎችን ተቀብሎ በቀጥታ ዲጂታል ምልክቶችን በማውጣት መላውን መሣሪያ የታመቀ ያደርገዋል። የሙከራ ውጤቶቹ በምስል (መ) እና (ሠ) ላይ ይታያሉ። ምስል (መ) የምስል ኢላማው አካላዊ ፎቶ ሲሆን ምስል (ሠ) ደግሞ ባለ ሶስት አቅጣጫዊ የርቀት ምስል ነው። የቦታው የመስኮት ስፋት ከአካባቢ A እና b ጋር የተወሰነ የጥልቀት ርቀት እንዳለው በግልጽ ማየት ይቻላል። መድረኩ ከ10 ns በታች የሆነ የ pulse ስፋት፣ ነጠላ pulse ኃይል (1 ~ 3) mJ ሊስተካከል የሚችል፣ የመቀበያ ሌንስ መስክ አንግል 2°፣ የ1 kHz ድግግሞሽ ድግግሞሽ፣ የመመርመሪያ ግዴታ ጥምርታ 60% ያህል ነው። ለAPD ውስጣዊ የፎቶ ጅረት ትርፍ፣ ፈጣን ምላሽ፣ የታመቀ መጠን፣ ዘላቂነት እና ዝቅተኛ ዋጋ ምስጋና ይግባውና የAPD ፎቶ መመርመሪያዎች ከፒን ፎቶ መመርመሪያዎች በፍተሻ ፍጥነት ከፍ ያለ ቅደም ተከተል ሊኖራቸው ይችላል፣ ስለዚህ የአሁኑ ዋና ዋና ሊዳር በዋናነት በአቫላንቼ ፎቶ መመርመሪያዎች የሚመራ ነው።
በአጠቃላይ፣ በአገር ውስጥም ሆነ በውጭ አገር የInGaAs ዝግጅት ቴክኖሎጂ በፍጥነት በማደግ፣ በInP substrate ላይ ሰፊ ቦታ ያለው ከፍተኛ ጥራት ያለው InGaAs ኤፒታክሲያል ንብርብር ለማዘጋጀት MBE፣ MOCVD፣ LPE እና ሌሎች ቴክኖሎጂዎችን በብቃት መጠቀም እንችላለን። የInGaAs ፎቶዲቴክተሮች ዝቅተኛ የጨለማ ፍሰት እና ከፍተኛ ምላሽ ሰጪነት ያሳያሉ፣ ዝቅተኛው የጨለማ ፍሰት ከ0.75 pA/μm² በታች ነው፣ ከፍተኛው ምላሽ ሰጪነት እስከ 0.57 A/W ድረስ ነው፣ እና ፈጣን ጊዜያዊ ምላሽ (ps ቅደም ተከተል) አለው። የInGaAs ፎቶዲቴክተሮች የወደፊት እድገት በሚከተሉት ሁለት ገጽታዎች ላይ ያተኩራል፡ (1) የInGaAs ኤፒታክሲያል ንብርብር በቀጥታ በSi substrate ላይ ይበቅላል። በአሁኑ ጊዜ በገበያ ውስጥ ያሉት አብዛኛዎቹ ማይክሮኤሌክትሮኒክስ መሳሪያዎች በSi ላይ የተመሰረቱ ናቸው፣ እና የInGaAs እና Si ላይ የተመሰረቱ የተቀናጀ ልማት አጠቃላይ አዝማሚያ ነው። እንደ የላቲስ አለመዛመድ እና የሙቀት መስፋፋት ኮፊሸንት ልዩነት ያሉ ችግሮችን መፍታት ለInGaAs/Si ጥናት ወሳኝ ነው፤ (2) የ1550 nm የሞገድ ርዝመት ቴክኖሎጂ የበሰለ ሲሆን የተራዘመው የሞገድ ርዝመት (2.0 ~ 2.5) μm የወደፊቱ የምርምር አቅጣጫ ነው። የIn ክፍሎች መጨመር ሲጨምር፣ የInP substrate እና የInGaAs ኤፒታክሲያል ንብርብር መካከል ያለው የላቲስ አለመመጣጠን ወደ ከባድ መሰናክል እና ጉድለቶች ይመራል፣ ስለዚህ የመሣሪያውን ሂደት መለኪያዎች ማመቻቸት፣ የላቲስ ጉድለቶችን መቀነስ እና የመሣሪያውን ጨለማ ፍሰት መቀነስ አስፈላጊ ነው።
የፖስታ ሰዓት፡ ግንቦት-06-2024