Qaab dhismeedka sawir-qaade InGaAs

Qaab dhismeedkaInGaAs sawirqaade

Laga soo bilaabo 1980-meeyadii, cilmi-baarayaasha gudaha iyo dibedda ayaa daraasad ku sameeyay qaab-dhismeedka sawir-qaadayaasha InGaAs, kuwaas oo inta badan loo qaybiyo saddex nooc. Waxay yihiin InGaAs biraha-Semiconductor-metal sawir-qaade (MSM-PD), InGaAs PIN Photodetector (PIN-PD), iyo InGaAs Avalanche Photodetector (APD-PD). Waxaa jira farqi weyn oo u dhexeeya habka wax-soo-saarka iyo kharashka InGaAs sawir-qaadayaasha oo leh qaabab kala duwan, sidoo kale waxaa jira kala duwanaansho weyn oo ku saabsan waxqabadka qalabka.

The InGaAs biraha-semiconductor-birtasawirqaade, lagu muujiyey Jaantuska (a), waa qaab-dhismeed gaar ah oo ku salaysan isgoysyada Schottky. Sannadkii 1992, Shi et al. loo isticmaalo tignoolajiyada epitaxy wajiga birta-organic uumiga cadaadiska hooseeya (LP-MOVPE) si ay u koraan lakabyada epitaxy oo loo diyaariyey InGaAs sawir qaade MSM, kaas oo leh jawaab celin sare oo ah 0.42 A/W oo dhererkeedu yahay 1.3 μm iyo mugdi mugdi ah oo ka hooseeya 5.6 pA/ μm² at 1.5 V. Sannadkii 1996, zhang et al. loo isticmaalo wajiga gaaska molecular beam epitaxy (GSMBE) si uu u koro lakabka InAlAs-InGaAs-InP. Lakabka InAlAs wuxuu muujiyay sifooyin iska caabin ah oo sarreeya, xaaladaha korriinkana waxaa lagu hagaajiyay cabbiraadda kala-duwanaanta raajada, sidaa darteed isku-dheellitir la'aanta lakabyada InGaAs iyo InAlAs waxay u dhexaysaa inta u dhaxaysa 1×10⁻³. Tani waxay keenaysaa waxqabadka aaladda la hagaajiyay ee hadda mugdigu ka hooseeyo 0.75 pA/μm² oo ka hooseeya 0.75 pA/μm² iyo jawaab degdeg ah oo ku meel gaadh ah ilaa 16 ps at 5 V. Guud ahaan, sawir-qaade qaab dhismeedka MSM waa mid fudud oo fudud in la isku daro, isagoo muujinaya hadda mugdi hooseeya (pA). dalbashada), laakiin korantada birta ah waxay yaraynaysaa aagga nuugista iftiinka wax ku oolka ah ee aaladda, sidaa darteed jawaabtu way ka hooseysaa dhismayaasha kale.

Sawir-qaade InGaAs PIN wuxuu geliyaa lakab gudaha ah oo u dhexeeya lakabka xiriirka nooca P-iyo lakabka N-nooca xiriirka, sida ku cad Jaantuska (b), kaas oo kordhiya ballaca gobolka xaalufinta, sidaas darteed soo ifbaxaya lammaane-dalool elektaroonig ah oo samaynaya photocurrent ka weyn, sidaas darteed waxa uu leeyahay waxqabadka conduction elektarooniga ah aad u fiican. Sannadkii 2007, A.Poloczek et al. loo isticmaalo MBE si ay u koraan lakabka kaydinta heerkulka hooseeya si loo hagaajiyo qallafsanaanta dusha sare iyo in laga gudbo is-waafajinta u dhaxaysa Si iyo InP. MOCVD waxaa loo adeegsaday in lagu dhex geliyo qaab dhismeedka InGaAs PIN ee substrate-ka InP, ka jawaab celinta aaladdana waxay ahayd qiyaastii 0.57A/W. Sannadkii 2011, Shaybaadhka Cilmi-baadhista Ciidanka (ALR) waxay adeegsadeen sawir-qaadayaasha PIN-ka si ay u daraaseeyaan sawir-qaadaha liDAR ee socodka, carqaladaha/iska-hortagga shilalka, iyo ogaanshaha bartilmaameedka muddada-gaaban ee baabuurta yar yar ee aan cidi wadin, oo lagu dhex daray giraashka cod-weyneeye mikrowave oo jaban si weyn ayuu u hagaajiyay saamiga calaamad-ilaa-sanqa ee sawir-qaade InGaAs PIN. Iyada oo ku saleysan tan, 2012, ALR waxay u isticmaashay sawirka liDAR ee robots, oo leh cabbir ogaanshaha in ka badan 50 m iyo xallinta 256 × 128.

InGaAssawir-qaade ba'anwaa nooc ka mid ah sawir-qaade faa'iido leh, kaas oo qaab-dhismeedkiisa lagu muujiyey Jaantuska (c). Labada dal ee elektarooniga ah waxay helayaan tamar ku filan oo hoos timaada waxqabadka beerta korantada gudaha gobolka labanlaabmaya, si ay ugu dhacaan atamka, waxay abuuraan lammaane-dalool elektaroonig ah, oo sameeya saameyn avalanche ah, oo ay ku dhuftaan kuwa aan dheellitirka lahayn ee walxaha. . 2013, George M wuxuu isticmaalay MBE si uu u koraan shabaq u dhigma InGaAs iyo InAlAs alloys on substrate InP, iyadoo la adeegsanayo isbeddelada ka kooban alloy, dhumucda lakabka epitaxial, iyo doping si loo hagaajiyo tamarta qaadaha si loo kordhiyo ionization electroshock iyadoo la yareynayo ionization daloolka. Marka la eego faa'iidada calaamadda wax soo saarka ee u dhiganta, APD waxay muujinaysaa buuq hoose iyo hadda mugdi hooseeya. 2016, Sun Jianfeng et al. la dhisay set 1570 nm laser firfircoon sawir madal tijaabo ah oo ku salaysan InGaAs photodetector avalanche. Wareegga gudaha eeSawir-qaade APDhelay dhawaaqyo oo si toos ah u soo saara calaamadaha dhijitaalka ah, taas oo ka dhigaysa dhammaan qalabka is haysta. Natiijooyinka tijaabada waxaa lagu muujiyay FIG. (d) iyo (e). Jaantuska (d) waa sawir muuqaal ah oo bartilmaameedka sawirka ah, iyo Jaantuska (e) waa sawir masaafada saddex-geesoodka ah. Waxaa si cad loo arki karaa in aagga daaqada c uu leeyahay masaafo qoto dheer oo gaar ah oo leh aagga A iyo b. Madalku wuxuu garwaaqsadaa ballaca garaaca garaaca wax ka yar 10 ns, hal tamar garaaca wadnaha ah (1 ~ 3) mJ la hagaajin karo, helaya goobta muraayada xagasha 2°, soo noqnoqda soo noqnoqda 1 kHz, saamiga duty ee ku saabsan 60%. Thanks to APD faa'iidada sawirka hadda jirta, jawaabta degdega ah, cabbirka is haysta, cimri dhererka iyo qiimaha jaban, APD sawir-qaadayaasha waxay noqon karaan amar ka sarreeya heerka ogaanshaha marka loo eego sawir-qaadayaasha PIN, sidaa darteed liDAR-ga caadiga ah ee hadda jira waxaa inta badan xukuma sawir-qaadayaasha avalanche.

Guud ahaan, iyadoo horumarka degdega ah ee tignoolajiyada diyaarinta InGaAs gudaha iyo dibaddaba, waxaan si xirfad leh u isticmaali karnaa MBE, MOCVD, LPE iyo teknoolojiyadda kale si aan u diyaarino lakabka sare ee InGaAs epitaxial-ka weyn ee substrate InP. InGaAs sawir-qaadayaasha waxay muujinayaan wax-qabad madow oo hooseeya iyo jawaab-celin sare, hadda mugdiga ugu hooseeya wuxuu ka hooseeyaa 0.75 pA/μm², jawaabta ugu badan waa ilaa 0.57 A/W, oo waxay leedahay jawaab degdeg ah oo ku meel gaar ah (ps order). Horumarinta mustaqbalka ee sawir-qaadayaasha InGaAs waxay diiradda saari doonaan labada dhinac ee soo socda: (1) InGaAs lakabka epitaxial ayaa si toos ah u koray Si substrate. Waqtigan xaadirka ah, inta badan qalabka microelectronic ee suuqa ayaa ku salaysan Si, iyo horumarinta isku dhafan ee soo socda ee InGaAs iyo Si ku salaysan waa isbeddelka guud. Xallinta mashaakilaadka sida is-dheellitir la'aanta shafka iyo kala duwanaanshaha fidinta kulaylka ayaa muhiim u ah daraasadda InGaAs/Si; (2) Farsamada hirarka dhererka ee 1550nm ayaa qaan gaadhay, iyo hirarka la dheereeyey (2.0 ~ 2.5) μm waa jihada cilmi-baarista mustaqbalka. Kordhinta qaybaha, isku-dheellitir la'aanta udhaxeysa InP substrate iyo InGaAs epitaxial Layer waxay u horseedi doontaa kala-bax aad u daran iyo cillado, sidaas darteed waxaa lagama maarmaan ah in la wanaajiyo cabbirada habka qalabka, la yareeyo cilladaha qulqulka, iyo in la yareeyo qalabka mugdiga hadda jira.