TuzilishiInGaAs fotodetektori
1980-yillardan beri tadqiqotchilar InGaAs fotodetektorlarining tuzilishini o'rganib kelmoqdalar, ularni uchta asosiy turga ajratish mumkin: InGaAs metall yarimo'tkazgich metallfotodetektorlar(MSM-PD), InGaAsPIN fotodetektorlari(PIN-PD) va InGaAsko'chki fotodetektorlari(APD-PD). Turli tuzilmalarga ega InGaAs fotodetektorlarini ishlab chiqarish jarayoni va narxida sezilarli farqlar mavjud, shuningdek, qurilmalarning ishlashida ham sezilarli farqlar mavjud.
InGaAs metall yarimo'tkazgichli metall fotodetektor tuzilishining sxematik diagrammasi rasmda ko'rsatilgan, bu Shottki birikmasiga asoslangan maxsus tuzilma. 1992-yilda Shi va boshqalar epitaksial qatlamlarni o'stirish va InGaAs MSM fotodetektorlarini tayyorlash uchun past bosimli metall organik bug' fazali epitaksiyasi (LP-MOVPE) texnologiyasidan foydalanganlar. Qurilma 1,3 μm to'lqin uzunligida 0,42 A/W yuqori sezgirlikka va 1,5 V da 5,6 pA/μm² dan kam qorong'u oqimga ega. 1996-yilda tadqiqotchilar yuqori qarshilik xususiyatlarini namoyish etgan InAlAs InGaAs InP epitaksial qatlamlarini o'stirish uchun gaz fazali molekulyar nur epitaksiyasidan (GSMBE) foydalanganlar. O'sish sharoitlari rentgen difraksiyasini o'lchash orqali optimallashtirildi, natijada InGaAs va InAlAs qatlamlari o'rtasida 1 × 10 ⁻ ³ oralig'ida panjara nomuvofiqligi yuzaga keldi. Natijada, qurilmaning ishlashi optimallashtirildi, 10 V da qorong'u tok 0,75 pA/μm² dan kam va 5 V da 16 ps tezkor o'tish reaksiyasi mavjud. Umuman olganda, MSM strukturali fotodetektori oddiy va oson integratsiyalanadigan tuzilishga ega bo'lib, pastroq qorong'u tokni (pA darajasi) namoyish etadi, ammo metall elektrod qurilmaning samarali yorug'lik yutilish maydonini kamaytiradi, bu esa boshqa tuzilmalarga nisbatan pastroq javob berishga olib keladi.
InGaAs PIN fotodetektori, rasmda ko'rsatilgandek, P-turdagi kontakt qatlami va N-turdagi kontakt qatlami orasiga joylashtirilgan ichki qatlamga ega, bu esa kamayish mintaqasining kengligini oshiradi, shu bilan ko'proq elektron teshik juftlarini nurlantiradi va kattaroq fototokni hosil qiladi, shu bilan ajoyib elektron o'tkazuvchanlikni namoyish etadi. 2007-yilda tadqiqotchilar MBE dan past haroratli bufer qatlamlarini o'stirish uchun foydalanganlar, sirt pürüzlülüğünü yaxshilaganlar va Si va InP o'rtasidagi panjara nomuvofiqligini bartaraf etganlar. Ular InP substratlariga MOCVD yordamida InGaAs PIN tuzilmalarini integratsiyalashgan va qurilmaning javob berish qobiliyati taxminan 0,57 A/W ni tashkil etgan. 2011-yilda tadqiqotchilar PIN fotodetektorlaridan foydalanib, navigatsiya, to'siqlar/to'qnashuvlarning oldini olish va kichik uchuvchisiz yer usti transport vositalarini nishonga olish/tanib olish uchun qisqa masofali LiDAR tasvirlash moslamasini ishlab chiqdilar. Qurilma arzon mikroto'lqinli kuchaytirgich chipi bilan integratsiya qilingan bo'lib, InGaAs PIN fotodetektorlarining signal-shovqin nisbatini sezilarli darajada yaxshilagan. Shu asosda, 2012-yilda tadqiqotchilar ushbu LiDAR tasvirlash moslamasini robotlarga qo'lladilar, uning aniqlash diapazoni 50 metrdan oshadi va o'lchamlari 256 × 128 gacha oshiriladi.
InGaAs ko'chki fotodetektori - bu struktura diagrammasida ko'rsatilgandek, kuchaytirishga ega fotodetektor turi. Elektron teshik juftlari ikki baravar ko'payish mintaqasidagi elektr maydoni ta'sirida yetarli energiya oladi va atomlar bilan to'qnashib, yangi elektron teshik juftlarini hosil qiladi, ko'chki effektini hosil qiladi va materialdagi muvozanatsiz zaryad tashuvchilarni ikki baravar oshiradi. 2013-yilda tadqiqotchilar MBE dan foydalanib, InP substratlarida panjara bilan mos keladigan InGaAs va InAlAs qotishmalarini o'stirishdi, qotishma tarkibidagi o'zgarishlar, epitaksial qatlam qalinligi va qo'shimchalar orqali tashuvchi energiyasini modulyatsiya qilishdi, teshik ionlanishini minimallashtirish bilan birga elektroshok ionlanishini maksimal darajada oshirishdi. Ekvivalent chiqish signali kuchaytirilishi sharoitida APD past shovqin va past qorong'u tokni namoyish etadi. 2016-yilda tadqiqotchilar InGaAs ko'chki fotodetektorlari asosida 1570 nm lazerli faol tasvirlash eksperimental platformasini yaratdilar. Ichki sxemaAPD fotodetektoriaks-sadolarni qabul qildi va to'g'ridan-to'g'ri raqamli signallarni chiqardi, bu esa butun qurilmani ixcham qiladi. Tajriba natijalari (d) va (e) rasmlarda ko'rsatilgan. (d) rasm tasvirlash nishonining jismoniy fotosurati, (e) rasm esa uch o'lchovli masofa tasviridir. C zonasidagi oyna maydoni A va B zonalaridan ma'lum bir chuqurlik masofasiga ega ekanligini aniq ko'rish mumkin. Ushbu platforma impuls kengligi 10 ns dan kam, sozlanishi mumkin bo'lgan bitta impuls energiyasi (1-3) mJ, uzatuvchi va qabul qiluvchi linzalar uchun 2 ° ko'rish maydoni, 1 kHz takrorlanish tezligi va taxminan 60% detektor ish sikliga erishadi. Ichki fototok kuchayishi, tezkor javob, ixcham o'lcham, chidamlilik va APD ning arzonligi tufayli APD fotodetektorlari PIN fotodetektorlariga qaraganda bir daraja yuqori aniqlash tezligiga erishishi mumkin. Shuning uchun, hozirgi vaqtda asosiy lazer radarlari asosan ko'chki fotodetektorlaridan foydalanadi.
Nashr vaqti: 2026-yil 11-fevral