Qaab-dhismeedka sawir-qaadaha InGaAs

Qaab-dhismeedkaSawir-qaade InGaAs

Tan iyo 1980-meeyadii, cilmi-baarayaasha gudaha iyo dibaddaba waxay barteen qaab-dhismeedka sawir-qaadayaasha InGaAs, kuwaas oo inta badan loo qaybiyay saddex nooc. Waa sawir-qaadayaasha birta-Semiconductor-birta InGaAs (MSM-PD), sawir-qaadayaasha PIN-ka InGaAs (PIN-PD), iyo sawir-qaadayaasha InGaAs Avalanche (APD-PD). Waxaa jira farqi weyn oo ku jira habka wax-soo-saarka iyo qiimaha sawir-qaadayaasha InGaAs ee leh qaab-dhismeedyo kala duwan, waxaana sidoo kale jira farqi weyn oo ku jira waxqabadka qalabka.

Birta-semiconductor-birta InGaAssawir-qaade, oo lagu muujiyey Jaantuska (a), waa qaab-dhismeed gaar ah oo ku salaysan isgoyska Schottky. Sannadkii 1992, Shi et al. waxay isticmaaleen tignoolajiyada epitaxy-ga wejiga uumiga birta-organic-ka ee cadaadiska hooseeya (LP-MOVPE) si ay u koraan lakabyada epitaxy waxayna diyaariyeen sawir-qaade InGaAs MSM, kaas oo leh jawaab celin sare oo ah 0.42 A/W hirarka 1.3 μm iyo hadda madow oo ka hooseeya 5.6 pA/ μm² 1.5 V. Sannadkii 1996, zhang et al. waxay isticmaaleen epitaxy-ga molecular beam phase gaase (GSMBE) si ay u koraan lakabka epitaxy InAlAs-InGaAs-InP. Lakabka InAlAs wuxuu muujiyay astaamo iska caabin sare, xaaladaha koritaankana waxaa lagu hagaajiyay cabbirka kala-soocidda X-ray, si isku-dheelitir la'aanta shabakadda ee u dhaxaysa lakabyada InGaAs iyo InAlAs ay ugu jirto xadka 1×10⁻³. Tani waxay keenaysaa waxqabadka qalabka oo la hagaajiyay iyadoo hadda madow uu ka hooseeyo 0.75 pA/μm² 10 V iyo jawaab celin degdeg ah oo ku meel gaar ah ilaa 16 ps 5 V. Guud ahaan, sawir-qaadaha qaab-dhismeedka MSM waa mid fudud oo si fudud loo dhexgelin karo, isagoo muujinaya hadda madow oo hooseeya (nidaamka pA), laakiin elektroodka birta ah wuxuu yareyn doonaa aagga nuugista iftiinka ee waxtarka leh ee qalabka, sidaas darteed jawaabtu way ka hooseysaa qaab-dhismeedka kale.

Qalabka sawir-qaadaha ee InGaAs PIN wuxuu gelinayaa lakab gudaha ah oo u dhexeeya lakabka xiriirka nooca P iyo lakabka xiriirka nooca N, sida ku cad Jaantuska (b), kaas oo kordhiya ballaca gobolka burburka, sidaas darteedna wuxuu iftiiminayaa lammaane badan oo godad elektaroonik ah wuxuuna samaynayaa koronto-qaadis weyn, sidaas darteed wuxuu leeyahay waxqabad gudbin elektaroonik ah oo aad u fiican. Sannadkii 2007, A.Poloczek et al. waxay isticmaaleen MBE si ay u koraan lakab kayd ah oo heerkul hooseeya si loo hagaajiyo qallafsanaanta dusha sare loona gudbo is-waafajinta shabagga ee u dhexeeya Si iyo InP. MOCVD waxaa loo isticmaalay in lagu daro qaab-dhismeedka PIN-ka InGaAs ee substrate-ka InP, jawaab celinta qalabkuna waxay ahayd qiyaastii 0.57A /W. Sannadkii 2011, Shaybaarka Cilmi-baarista Ciidanka (ALR) wuxuu isticmaalay qalabka sawir-qaadayaasha PIN si uu u barto sawir-qaade liDAR ah oo loogu talagalay hagitaanka, ka fogaanshaha caqabadaha/shilka, iyo ogaanshaha/aqoonsiga bartilmaameedka gaaban ee baabuurta dhulka yar ee aan duuliyaha lahayn, oo lagu daray jajabka microwave-ka ee qiimaha jaban kaas oo si weyn u hagaajiyay saamiga calaamadda-ilaa-qaylada ee qalabka sawir-qaadaha PIN-ka InGaAs. Sidaas darteed, sannadkii 2012, ALR waxay u isticmaashay sawirkan liDAR robot-ka, iyadoo leh kala duwanaansho ogaansho oo ka badan 50 m iyo xallin 256 × 128.

InGaA-yadasawir-qaadaha barafka barafkawaa nooc ka mid ah sawir-qaadaha oo leh faa'iido, qaab-dhismeedka kaas oo lagu muujiyay Jaantuska (c). Labada god ee elektarooniga ah waxay helaan tamar ku filan iyadoo la adeegsanayo goobta korantada ee gudaha gobolka labanlaaban, si ay ula kulmaan atomka, u soo saaraan lammaane cusub oo godad elektaroonik ah, u sameeyaan saameyn baraf ah, oo ay u tarmaan sideyaasha aan sinnayn ee ku jira walxaha. Sannadkii 2013, George M wuxuu isticmaalay MBE si uu u kobciyo dahaarka InGaAs iyo InAlAs ee isku midka ah ee ku yaal substrate InP, isagoo adeegsanaya isbeddello ku yimid halabuurka dahaarka, dhumucda lakabka epitaxial, iyo doping tamarta side ee la hagaajiyay si loo kordhiyo ionization electroshock iyadoo la yareynayo ionization-ka godka. Marka la eego faa'iidada calaamadda wax soo saarka ee u dhiganta, APD waxay muujinaysaa buuq hoose iyo hadda mugdiga hoose. Sannadkii 2016, Sun Jianfeng et al. waxay dhiseen madal tijaabo ah oo 1570 nm ah oo sawir-qaadis firfircoon oo laysarka ah oo ku salaysan sawir-qaadaha InGaAs ee barafka. Wareegga gudaha eeSawir-qaade APDWaxay heshay dhawaaqyo waxayna si toos ah u soo saartaa calaamadaha dijitaalka ah, taasoo ka dhigaysa qalabka oo dhan mid isku xidhan. Natiijooyinka tijaabada waxaa lagu muujiyay Jaantuska (d) iyo (e). Jaantuska (d) waa sawir jireed oo bartilmaameedka sawirka ah, Jaantuska (e) waa sawir masaafo saddex-cabbir ah. Waxaa si cad loo arki karaa in aagga daaqadda ee aagga c uu leeyahay masaafo qoto dheer oo gaar ah oo leh aagga A iyo b. Madalku wuxuu ogaaday in ballaca garaaca uu ka yar yahay 10 ns, tamarta garaaca hal (1 ~ 3) mJ oo la hagaajin karo, booska muraayadda ee helitaanka xagasha 2°, soo noqnoqoshada ku celcelinta ee 1 kHz, saamiga shaqada ee ogaanshaha oo ah qiyaastii 60%. Iyada oo ay ugu wacan tahay faa'iidada sawirka gudaha ee APD, jawaab celinta degdegga ah, cabbirka is haysta, adkeysiga iyo kharashka yar, dareemayaasha sawir-qaadista ee APD waxay noqon karaan heer cabbir ka sarreeya heerka ogaanshaha marka loo eego dareemayaasha sawir-qaadista ee PIN, sidaa darteed liDAR-ka caadiga ah ee hadda jira waxaa inta badan xukuma dareemayaasha sawir-qaadista ee barafka.

Guud ahaan, iyadoo la horumarinayo tiknoolajiyada diyaarinta InGaAs gudaha iyo dibaddaba, waxaan si xirfad leh u isticmaali karnaa MBE, MOCVD, LPE iyo teknoolojiyada kale si aan u diyaarino lakabka epitaxial InGaAs ee tayo sare leh oo ku yaal substrate-ka InP. Sawir-qaadayaasha InGaAs waxay muujiyaan hadda madow oo hooseeya iyo jawaab celin sare, hadda mugdiga ugu hooseeya wuxuu ka hooseeyaa 0.75 pA/μm², jawaab celinta ugu badan waa ilaa 0.57 A/W, wuxuuna leeyahay jawaab celin degdeg ah oo ku meel gaar ah (amarka ps). Horumarinta mustaqbalka ee sawir-qaadayaasha InGaAs waxay diiradda saari doontaa labada dhinac ee soo socda: (1) Lakabka epitaxial InGaAs si toos ah ayuu ugu korayaa substrate-ka Si. Waqtigan xaadirka ah, inta badan aaladaha elektaroonigga ah ee suuqa ku jira waxay ku salaysan yihiin Si, horumarinta isku-dhafka ah ee xigta ee ku salaysan InGaAs iyo Si waa isbeddelka guud. Xalinta dhibaatooyinka sida isku-dhafka shabakadda iyo farqiga isbarbardhigga kulaylka ayaa muhiim u ah daraasadda InGaAs/Si; (2) Tiknoolajiyadda hirarka 1550 nm ayaa bislaaday, hirarka dheereeya (2.0 ~ 2.5) μm waa jihada cilmi-baarista mustaqbalka. Iyadoo la kordhinayo qaybaha In, is-waafajinta shabagga ee u dhexeeya substrate-ka InP iyo lakabka epitaxial-ka InGaAs waxay horseedi doontaa kala-goyn iyo cillado aad u daran, sidaa darteed waxaa lagama maarmaan ah in la wanaajiyo xuduudaha habka qalabka, la yareeyo cilladaha shabagga, lana yareeyo qulqulka mugdiga ah ee qalabka.