Ìṣètò ti InGaAs Photodetector

Ìṣètò tiOlùwádìí Fọ́tò InGaAs
Láti ọdún 1980, àwọn olùwádìí ti ń kẹ́kọ̀ọ́ nípa ìṣètò àwọn fọ́tò-ẹ̀rọ InGaAs, èyí tí a lè ṣàkópọ̀ sí oríṣi mẹ́ta pàtàkì: InGaAs irin semiconductor irinfotodetectors(MSM-PD), InGaAsÀwọn olùwádìí PIN(PIN-PD), àti InGaAsàwọn olùwádìí fọ́tò òjò yìnyín(APD-PD). Àwọn ìyàtọ̀ pàtàkì wà nínú iṣẹ́ ìṣẹ̀dá àti iye owó àwọn photodetectors InGaAs pẹ̀lú àwọn ètò tó yàtọ̀ síra, àwọn ìyàtọ̀ pàtàkì sì tún wà nínú iṣẹ́ ẹ̀rọ náà.
Àwòrán onípele ti InGaAs irin semiconductor irin photodetector ni a fi hàn nínú àwòrán náà, èyí tí ó jẹ́ ètò pàtàkì kan tí a gbé ka orí ìsopọ̀ Schottky. Ní ọdún 1992, Shi àti àwọn ẹlẹgbẹ́ rẹ̀ lo ìmọ̀-ẹ̀rọ epitaxy (LP-MOVPE) irin tí ó ní ìtẹ̀sí kékeré láti gbin àwọn fẹlẹfẹlẹ epitaxial àti láti pèsè àwọn photodetectors InGaAs MSM. Ẹ̀rọ náà ní ìdáhùn gíga ti 0.42 A/W ní ìgbì omi ti 1.3 μ m àti ìṣàn dúdú tí ó kéré sí 5.6 pA/μ m² ní 1.5 V. Ní ọdún 1996, àwọn olùwádìí lo epitaxy molecular beam epitaxy (GSMBE) láti gbin àwọn fẹlẹfẹlẹ epitaxial InAlAs InGaAs InP, èyí tí ó fi àwọn ànímọ́ resistance gíga hàn. A ṣe àtúnṣe àwọn ipò ìdàgbàsókè nípasẹ̀ àwọn ìwọ̀n diffraction X-ray, èyí tí ó yọrí sí àìbáramu lattice láàárín àwọn fẹlẹfẹlẹ InGaAs àti InAlAs láàrín ìwọ̀n 1 × 10 ⁻ ³. Nítorí náà, a ṣe àtúnṣe iṣẹ́ ẹ̀rọ náà, pẹ̀lú ìṣàn dúdú tí ó kéré sí 0.75 pA/μ m² ní 10 V àti ìdáhùn ìgbà díẹ̀ kíákíá ti 16 ps ní 5 V. Ní gbogbogbòò, ẹ̀rọ atọ́ka ìṣètò MSM ní ìṣètò tí ó rọrùn àti tí ó rọrùn láti so pọ̀, tí ó ń fi ìṣàn dúdú tí ó kéré sí i hàn (ìpele pA), ṣùgbọ́n elekitirodu irin náà dín agbègbè gbígbà ìmọ́lẹ̀ tí ó munadoko ti ẹ̀rọ náà kù, èyí tí ó yọrí sí ìfèsìpadà tí ó dínkù ní ìfiwéra pẹ̀lú àwọn ìṣètò mìíràn.

Ẹ̀rọ ìwádìí PIN InGaAs ní ìpele intrinsic kan tí a fi sínú láàrín ìpele ìfọwọ́sowọ́pọ̀ irú P àti ìpele ìfọwọ́sowọ́pọ̀ irú N, gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn nínú àwòrán náà, èyí tí ó mú kí ìbú agbègbè ìbàjẹ́ pọ̀ sí i, nípa bẹ́ẹ̀ ó ń tan ìmọ́lẹ̀ sí àwọn ìpele ihò elekitironi púpọ̀ sí i, ó sì ń ṣe àwòrán photocurrent tó tóbi, èyí sì ń fi agbára ìdarí ẹ̀rọ itanna tó dára hàn. Ní ọdún 2007, àwọn olùwádìí lo MBE láti gbin àwọn ìpele ìdarí ooru kékeré, ó ń mú kí ìdàrúdàpọ̀ ojú ilẹ̀ sunwọ̀n sí i àti bíborí àìbáramu lattice láàárín Si àti InP. Wọ́n so àwọn ìpele PIN InGaAs pọ̀ mọ́ àwọn substrates InP nípa lílo MOCVD, ìdáhùn ẹ̀rọ náà sì tó nǹkan bí 0.57 A/W. Ní ọdún 2011, àwọn olùwádìí lo àwọn ẹ̀rọ ìwádìí PIN láti ṣe àgbékalẹ̀ ẹ̀rọ ìṣàfihàn LiDAR fún ìlọ kiri, yíyẹra fún ìdènà/ìjamba, àti wíwá ibi-àfojúsùn/ìdámọ̀ àwọn ọkọ̀ ayọ́kẹ́lẹ́ kékeré tí kò ní ọkọ̀ ayọ́kẹ́lẹ́. A fi ẹ̀rọ náà sínú ẹ̀rọ amplifier microwave tí ó ní owó pọ́ọ́kú, èyí tí ó mú kí ìpíndọ́gba àmì-sí-ariwo ti àwọn ẹ̀rọ ìwádìí PIN InGaAs sunwọ̀n sí i gidigidi. Lórí ìpìlẹ̀ yìí, ní ọdún 2012, àwọn olùwádìí lo ẹ̀rọ àwòrán LiDAR yìí fún àwọn robot, pẹ̀lú ìwọ̀n ìwádìí tó ju mítà 50 lọ àti ìpele tó ga sí 256 × 128.
Ẹ̀rọ amúṣẹ́dá InGaAs jẹ́ irú ẹ̀rọ amúṣẹ́dá photodetector pẹ̀lú ere, gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn nínú àwòrán ìṣètò. Àwọn ẹ̀rọ amúṣẹ́dá ihò elekitironi gba agbára tó lábẹ́ ìṣiṣẹ́ pápá iná mànàmáná nínú agbègbè ìlọ́po méjì, wọ́n sì pàdé pẹ̀lú àwọn átọ̀mù láti ṣẹ̀dá àwọn ìpele ihò elekitironi tuntun, wọ́n ń ṣẹ̀dá ipa òjò àti ìlọ́po méjì àwọn ohun èlò ìdíyelé tí kò ní ìwọ́ntúnwọ̀nsí nínú ohun èlò náà. Ní ọdún 2013, àwọn olùwádìí lo MBE láti gbin àwọn àlò InGaAs àti InAlAs tí ó báramu lórí àwọn ohun èlò InP, wọ́n ń ṣe àtúnṣe agbára amúṣẹ́dá nípasẹ̀ àwọn ìyípadà nínú àkójọpọ̀ alloy, sisanra fẹlẹfẹlẹ epitaxial, àti doping, wọ́n ń mú kí ionization electroshock pọ̀ sí i nígbàtí wọ́n ń dín ionization ihò kù. Lábẹ́ àfikún àmì ìjáde tó dọ́gba, APD ń fi ariwo kékeré àti ìṣàn dúdú tí ó wà ní ìsàlẹ̀ hàn. Ní ọdún 2016, àwọn olùwádìí kọ́ pẹpẹ ìdánwò laser active imaging platform 1570 nm kan tí ó dá lórí àwọn photodetector InGaAs avalanche. Circuit inú tiOlùwádìí fọ́tò APDÀwọn ìró tí a gbà àti àwọn àmì oní-nọ́ńbà tí ó ń jáde tààrà, èyí tí ó mú kí gbogbo ẹ̀rọ náà di kékeré. Àwọn àbájáde ìdánwò náà ni a fihàn nínú Àwọn Àwòrán (d) àti (e). Àwòrán (d) jẹ́ fọ́tò ti ara ti ibi tí a fojú sí àwòrán náà, Àwòrán (e) sì jẹ́ àwòrán ìjìnnà oní-ẹ̀yà mẹ́ta. A lè rí i kedere pé agbègbè fèrèsé ní Agbègbè C ní ìjìnnà jíjìn kan láti Agbègbè A àti B. Pẹpẹ yìí ní ìwọ̀n ìgbóná tí kò tó 10 ns, agbára ìgbóná kan tí a lè ṣàtúnṣe (1-3) mJ, igun ìwòye pápá ti 2 ° fún àwọn lẹ́ńsì tí ń gbé àti tí ń gbà, ìwọ̀n àtúnṣe ti 1 kHz, àti ìyípo iṣẹ́ olùwádìí tí ó tó 60%. Nítorí àfikún fọ́tòcurrent inú, ìdáhùn kíákíá, ìwọ̀n kékeré, agbára, àti iye owó tí ó kéré ti APD, àwọn olùwòran fọ́tò APD lè ṣe àṣeyọrí ìwọ̀n ìwádìí tí ó jẹ́ ìpele kan ti ìwọ̀n tí ó ga ju àwọn olùwòran fọ́tò PIN lọ. Nítorí náà, lọ́wọ́lọ́wọ́, radar lésà tí ó jẹ́ pàtàkì ń lo àwọn olùwòran fọ́tò avalanche ní pàtàkì.