StructarLorgaire-foto InGaAs
Bho na 1980an, tha luchd-rannsachaidh aig an taigh agus thall thairis air a bhith a’ sgrùdadh structar lorgairean-foto InGaAs, a tha air an roinn sa mhòr-chuid ann an trì seòrsaichean. Is iad sin lorgaire-foto meatailt-leth-sheoltaiche-meatailt InGaAs (MSM-PD), lorgaire-foto PIN InGaAs (PIN-PD), agus lorgaire-foto maoim-shneachda InGaAs (APD-PD). Tha eadar-dhealachaidhean mòra ann am pròiseas saothrachaidh agus cosgais lorgairean-foto InGaAs le diofar structaran, agus tha eadar-dhealachaidhean mòra ann cuideachd ann an coileanadh innealan.
Am meatailt InGaAs-leth-stiùiriche-meatailtlorgaire-foto, air a shealltainn ann am Figear (a), 's e structar sònraichte stèidhichte air an snaim Schottky a th' ann. Ann an 1992, chleachd Shi et al. teicneòlas epitaxy ìre smùide meatailt-organach le cuideam ìosal (LP-MOVPE) gus sreathan epitaxy fhàs agus dh'ullaich iad lorgaire-foto InGaAs MSM, aig a bheil freagairteachd àrd de 0.42 A/W aig tonn-fhaid de 1.3 μm agus sruth dorcha nas ìsle na 5.6 pA/μm² aig 1.5 V. Ann an 1996, chleachd zhang et al. epitaxy beam moileciuil ìre gas (GSMBE) gus an t-sreath epitaxy InAlAs-InGaAs-InP fhàs. Sheall an t-sreath InAlAs feartan strì an aghaidh àrd, agus chaidh na suidheachaidhean fàis a bharrachadh le tomhas diffraction X-ghath, gus am biodh an neo-cho-fhreagarrachd laitís eadar sreathan InGaAs agus InAlAs taobh a-staigh an raoin 1 × 10⁻³. Tha seo a’ leantainn gu coileanadh inneal air a bharrachadh le sruth dorcha fo 0.75 pA/μm² aig 10 V agus freagairt luath sealach suas ri 16 ps aig 5 V. San fharsaingeachd, tha am foto-lorgaire structar MSM sìmplidh agus furasta a thoirt a-steach, a’ sealltainn sruth dorcha ìosal (òrdugh pA), ach lughdaichidh an electrod meatailt an raon sùghaidh solais èifeachdach den inneal, agus mar sin tha am freagairt nas ìsle na structaran eile.
Bidh an lorgaire-foton PIN InGaAs a’ cur sreath dhùthchasach eadar an sreath conaltraidh seòrsa-P agus an sreath conaltraidh seòrsa-N, mar a chithear ann am Figear (b), a tha a’ meudachadh leud na sgìre crìonaidh, agus mar sin a’ rèididheachd barrachd chàraidean toll-dealanach agus a’ cruthachadh sruth-foton nas motha, agus mar sin tha coileanadh giùlain dealanach sàr-mhath aige. Ann an 2007, chleachd A.Poloczek et al. MBE gus sreath bufair teòthachd ìosal fhàs gus garbhlachd an uachdair a leasachadh agus faighinn thairis air an neo-cho-fhreagarrachd laitís eadar Si agus InP. Chaidh MOCVD a chleachdadh gus structar PIN InGaAs a thoirt a-steach air an t-substrate InP, agus bha freagairteachd an inneil mu 0.57A /W. Ann an 2011, chleachd an Arm Research Laboratory (ALR) lorgairean-foton PIN gus sgrùdadh a dhèanamh air ìomhaigh liDAR airson seòladh, seachnadh chnapan-starra/bualadh, agus lorg/comharrachadh targaid geàrr-raoin airson carbadan talmhainn beaga gun luchd-obrach, air an amalachadh le sliseag amplifier microwave aig prìs ìseal a leasaich gu mòr co-mheas comharra-gu-fuaim an lorgaire-foton PIN InGaAs. Air a’ bhunait seo, ann an 2012, chleachd ALR an ìomhaigheadair liDAR seo airson innealan-fuadain, le raon lorg nas motha na 50 m agus rùn de 256 × 128.
Na h-InGaAslorgaire-foto maoim-sneachda'S e seòrsa de lorgaire-foton le buannachd a th' ann, agus tha an structar aige air a shealltainn ann am Figear (c). Bidh am paidhir dealanach-toll a’ faighinn lùth gu leòr fo ghnìomhachd an achaidh dealain taobh a-staigh na sgìre dùblachaidh, gus bualadh ris an dadam, paidhrichean dealanach-toll ùra a chruthachadh, buaidh maoim-sneachda a chruthachadh, agus na giùlan neo-chothromach anns an stuth iomadachadh. Ann an 2013, chleachd George M MBE gus aloidhean InGaAs agus InAlAs co-ionnan ri lattice fhàs air fo-strat InP, a’ cleachdadh atharrachaidhean ann an co-dhèanamh aloidhean, tiugh sreath epitaxial, agus doping gu lùth giùlan atharraichte gus ionization electroshock a mheudachadh agus ionization toll a lughdachadh. Aig a’ bhuannachd comharra toraidh co-ionann, tha APD a’ sealltainn fuaim nas ìsle agus sruth dorcha nas ìsle. Ann an 2016, thog Sun Jianfeng et al. seata de àrd-ùrlar deuchainneach ìomhaighean gnìomhach laser 1570 nm stèidhichte air an lorgaire-foton maoim-sneachda InGaAs. An cuairt a-staigh deLorgaire-foto APDmac-talla a fhuaireadh agus comharran didseatach a-mach gu dìreach, a’ dèanamh an inneil gu lèir teann. Tha na toraidhean deuchainneach air an sealltainn ann am FIG. (d) agus (e). Tha Figear (d) na dhealbh fiosaigeach den targaid ìomhaighean, agus tha Figear (e) na ìomhaigh astar trì-thaobhach. Chithear gu soilleir gu bheil astar doimhneachd sònraichte aig raon uinneig raon c le raon A agus b. Tha an àrd-ùrlar a’ tuigsinn leud cuisle nas lugha na 10 ns, lùth cuisle singilte (1 ~ 3) mJ atharrachail, ceàrn raon lionsa glacaidh de 2°, tricead ath-aithris de 1 kHz, co-mheas dleastanais lorgaire de mu 60%. Taing don bhuannachd photocurrent a-staigh aig APD, freagairt luath, meud teann, seasmhachd agus cosgais ìosal, faodaidh lorgairean-foto APD a bhith òrdugh meudachd nas àirde ann an ìre lorg na lorgairean-foto PIN, agus mar sin tha an liDAR prìomh-shruthach gnàthach air a riaghladh sa mhòr-chuid le lorgairean-foto maoim-sneachda.
Gu h-iomlan, leis an leasachadh luath ann an teicneòlas ullachaidh InGaAs aig an taigh agus thall thairis, is urrainn dhuinn MBE, MOCVD, LPE agus teicneòlasan eile a chleachdadh gu sgileil gus sreath epitaxial InGaAs àrd-inbhe farsaing ullachadh air fo-strat InP. Tha sruth dorcha ìosal agus freagairteachd àrd aig lorgairean-foton InGaAs, tha an sruth dorcha as ìsle nas ìsle na 0.75 pA/μm², tha an fhreagairteachd as àirde suas ri 0.57 A/W, agus tha freagairt thar-ghluasadach luath aca (òrdugh ps). Bidh leasachadh san àm ri teachd air lorgairean-foton InGaAs a’ cur fòcas air an dà thaobh a leanas: (1) Tha sreath epitaxial InGaAs air fhàs gu dìreach air fo-strat Si. An-dràsta, tha a’ mhòr-chuid de na h-innealan meanbh-eileagtronaigeach air a’ mhargaidh stèidhichte air Si, agus is e an leasachadh aonaichte às dèidh sin de InGaAs agus Si an gluasad coitcheann. Tha fuasgladh dhuilgheadasan leithid mì-cho-fhreagarrachd laitís agus eadar-dhealachadh co-èifeachd leudachaidh teirmeach deatamach airson sgrùdadh InGaAs/Si; (2) Tha an teicneòlas tonn-fhaid 1550 nm air a bhith aibidh, agus is e an tonn-fhaid leudaichte (2.0 ~ 2.5) μm an stiùireadh rannsachaidh san àm ri teachd. Le àrdachadh ann an co-phàirtean In, bidh an neo-cho-fhreagarrachd laitís eadar an t-substrate InP agus an sreath epitaxial InGaAs ag adhbhrachadh dì-ghluasad agus lochdan nas cunnartaiche, agus mar sin tha e riatanach paramadairean pròiseas an uidheim a bharrachadh, na lochdan laitís a lughdachadh, agus sruth dorcha an uidheim a lughdachadh.
Àm puist: 6 Cèitean 2024