InGaAs فوتوگرافنىڭ قۇرۇلمىسى

قۇرۇلمىسىInGaAs فوتوگراف

ئالدىنقى ئەسىرنىڭ 80-يىللىرىدىن باشلاپ ، دۆلەت ئىچى ۋە سىرتىدىكى تەتقىقاتچىلار InGaAs فوتوئېلېكتورنىڭ قۇرۇلمىسىنى تەتقىق قىلدى ، ئۇلار ئاساسلىقى ئۈچ خىلغا ئايرىلىدۇ. ئۇلار InGaAs مېتال يېرىم ئۆتكۈزگۈچ-مېتال فوتوئېلېكتور (MSM-PD) ، InGaAs PIN Photodetector (PIN-PD) ، InGaAs Avalanche Photodetector (APD-PD). ئوخشىمىغان قۇرۇلمىغا ئىگە InGaAs فوتوئېلېكتورنىڭ ياساش جەريانى ۋە تەننەرخىدە كۆرۈنەرلىك پەرقلەر بار ، ئۈسكۈنىلەرنىڭ ئىقتىدارىدىمۇ زور پەرقلەر بار.

InGaAs مېتال يېرىم ئۆتكۈزگۈچ-مېتالPhotodetector(a) رەسىمدە كۆرسىتىلگەن ، Schottky ئۇلىنىشىنى ئاساس قىلغان ئالاھىدە قۇرۇلما. 1992-يىلى ، شى قاتارلىقلار. تۆۋەن بېسىملىق مېتال-ئورگانىك ھور فازا ئېپىتاكىس تېخنىكىسى (LP-MOVPE) نى ئىشلىتىپ ، يۇقۇملىنىش قەۋىتىنى ئۆستۈردى ۋە InGaAs MSM فوتو ئېلېكتر نۇرنى تەييارلىدى ، بۇ دولقۇننىڭ ئۇزۇنلۇقى 1.42 مىللىمېتىر ، قاراڭغۇ ئېقىمى 5.6 pA / μ mm² دىن تۆۋەن V. گاز باسقۇچىدىكى مولېكۇلا نۇرلۇق ئېپتاكسى (GSMBE) نى ئىشلىتىپ ، InAlAs-InGaAs-InP يۇقۇملۇق قەۋىتىنى ئۆستۈردى. InAlAs قەۋىتى يۇقىرى قارشىلىق ئالاھىدىلىكىنى كۆرسىتىپ بەردى ، X نۇرى دىففراكسىيەسىنى ئۆلچەش ئارقىلىق ئۆسۈش شارائىتى ئەلالاشتۇرۇلدى ، شۇڭا InGaAs بىلەن InAlAs قەۋىتى ئوتتۇرىسىدىكى رېشاتكىنىڭ ماس كەلمەسلىكى 1 × 10⁻³ ئارىلىقىدا. بۇ 10 V دىكى 0.75 pA / μ mm² دىن تۆۋەن بولغان توك ئېقىمى ئەلالاشتۇرۇلغان ئۈسكۈنىنىڭ ئىقتىدارىنى ئەلالاشتۇرىدۇ ، 5 V دە 16 ps غىچە تېز سۈرئەتلىك ئىنكاس قايتۇرىدۇ. ئومۇمىي جەھەتتىن ئېيتقاندا ، MSM قۇرۇلما فوتوئېلېكتور ئاددىي ۋە بىرلەشتۈرۈشكە قۇلايلىق ، تۆۋەن قاراڭغۇ توك (pA تەرتىپى) نى كۆرسىتىدۇ ، ئەمما مېتال ئېلېكترود ئۈسكۈنىنىڭ ئۈنۈملۈك نۇر سۈمۈرۈش رايونىنى تۆۋەنلىتىدۇ ، شۇڭا ئىنكاس باشقا قۇرۇلمىلارغا قارىغاندا تۆۋەن بولىدۇ.

InGaAs PIN فوتوئېلېكتور P تىپلىق ئالاقىلىشىش قەۋىتى بىلەن N تىپلىق ئالاقىلىشىش قەۋىتى ئارىسىغا ئىچكى قەۋەت قىستۇرۇپ قويىدۇ ، رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك ، بۇ خورىغان رايوننىڭ كەڭلىكىنى ئاشۇرىدۇ ، شۇڭا تېخىمۇ كۆپ ئېلېكترون تۆشۈك جۈپلىرىنى تارقىتىپ ، تېخىمۇ چوڭ فوتوسۈرەت ھاسىل قىلىدۇ. 2007-يىلى ، A.Poloczek قاتارلىقلار. MBE ئارقىلىق تۆۋەن تېمپېراتۇرالىق بۇففېر قەۋىتىنى ئۆستۈرۈپ ، يەر يۈزىنىڭ يىرىكلىكىنى ياخشىلاپ ، Si بىلەن InP ئوتتۇرىسىدىكى رېشاتكا ماسلاشماسلىقىنى يەڭدى. MOCVD InGaAs PIN قۇرۇلمىسىنى InP تارماق ئېغىزىغا بىرلەشتۈرۈشكە ئىشلىتىلگەن ، ئۈسكۈنىنىڭ ئىنكاسچانلىقى تەخمىنەن 0.57A / W. 2011-يىلى ، قۇرۇقلۇق ئارمىيىسى تەتقىقات تەجرىبىخانىسى (ALR) PIN فوتوئېلېكتور ئارقىلىق يول باشلاش ، توسالغۇ / سوقۇلۇشتىن ساقلىنىش ۋە كىچىك ئۇچقۇچىسىز يەر يۈزى ماشىنىلىرىنى قىسقا مۇساپىلىك نىشان بايقاش / پەرقلەندۈرۈش ئۈچۈن تەتقىق قىلىپ ، InGaAs PIN فوتو ئېلېكتر ئۈسكۈنىسىنىڭ سىگنال بىلەن شاۋقۇن نىسبىتىنى كۆرۈنەرلىك يۇقىرى كۆتۈردى. مۇشۇ ئاساستا ، 2012-يىلى ، ALR بۇ liDAR تەسۋىرنى ماشىنا ئادەملەرگە ئىشلەتكەن ، تەكشۈرۈش دائىرىسى 50 مېتىردىن ئاشىدۇ ، ئېنىقلىق دەرىجىسى 256 × 128.

InGaAsقار كۆچكۈنى فوتوگرافپايدا بىلەن بىر خىل فوتوئېلېكتور بولۇپ ، قۇرۇلمىسى (c) دا كۆرسىتىلدى. ئېلېكترون تۆشۈك جۈپلىرى قوش رايون ئىچىدىكى ئېلېكتر مەيدانىنىڭ ھەرىكىتىدە يېتەرلىك ئېنېرگىيەگە ئېرىشىدۇ ، شۇڭا ئاتوم بىلەن سوقۇلۇپ ، يېڭى ئېلېكترون تۆشۈك جۈپ ھاسىل قىلىپ ، قار كۆچۈش ئېففېكتى ھاسىل قىلىدۇ ھەمدە ماتېرىيالدىكى تەڭپۇڭسىز توشۇغۇچىنى كۆپەيتىدۇ. 2013-يىلى ، جورج M MBE ئارقىلىق InGaAs ۋە InAlAs قېتىشمىسى ماسلاشتۇرۇلغان رېشاتكىلارنى InP تارماق ئېغىزىدا ئۆستۈردى ، قېتىشما تەركىبنىڭ ئۆزگىرىشى ، يەر ئاستى قەۋىتىنىڭ قېلىنلىقى ۋە تەقلىد قىلىنغان توشۇغۇچى ئېنېرگىيىسىگە دوپپا ئىشلىتىپ ، تۆشۈك ئىئونلاشتۇرۇشنى ئەڭ تۆۋەن چەككە چۈشۈردى. ئوخشاش چىقىرىش سىگنالىنىڭ ئۆسۈشىدە ، APD تۆۋەن شاۋقۇن ۋە تۆۋەن قاراڭغۇ توكنى كۆرسىتىدۇ. 2016-يىلى ، سۈن جيەنفېڭ قاتارلىقلار. InGaAs قار كۆچكۈنى فوتوئاكتىپ نۇرنى ئاساس قىلغان 1570 nm لىق لازېرلىق ئاكتىپ تەسۋىر ھاسىل قىلىش تەجرىبە سۇپىسى قۇردى. ئىچكى توك يولىAPD فوتوگرافياڭراتقۇنى قوبۇل قىلدى ۋە بىۋاسىتە رەقەملىك سىگنال چىقاردى ، پۈتكۈل ئۈسكۈنىنى ئىخچام قىلدى. تەجرىبە نەتىجىسى FIG دا كۆرسىتىلدى. (d) and (e). رەسىم (d) تەسۋىر ھاسىل قىلىش نىشانىنىڭ فىزىكىلىق سۈرىتى ، رەسىم (e) ئۈچ ئۆلچەملىك ئارىلىق رەسىمى. بۇنىڭدىن كۆرۈۋېلىشقا بولىدۇكى ، c رايوننىڭ كۆزنەك رايونىنىڭ A ۋە b رايونى بىلەن بەلگىلىك چوڭقۇرلۇق ئارىلىقى بار. بۇ سۇپا تومۇرنىڭ كەڭلىكى 10 ns دىن تۆۋەن ، يەككە تومۇر ئېنېرگىيىسى (1 ~ 3) mJ تەڭشىگىلى بولىدۇ ، لىنزا مەيدانىنىڭ بۇلۇڭى 2 ° ، تەكرارلىنىش چاستوتىسى 1 kHz ، تەكشۈرۈش ئەسۋابىنىڭ نىسبىتى تەخمىنەن% 60. APD نىڭ ئىچكى فوتوگرافنىڭ ئۆسۈشى ، تېز ئىنكاس قايتۇرۇشى ، ئىخچام چوڭلۇقى ، چىدامچانلىقى ۋە تەننەرخىنىڭ تۆۋەن بولۇشى سايىسىدا ، APD فوتوئېلېكتورلار بايقاش نىسبىتى PIN فوتوئېلېكتورغا قارىغاندا يۇقىرى دەرىجىدىكى زاكاز بولالايدۇ ، شۇڭا نۆۋەتتىكى ئاساسىي ئېقىمدىكى liDAR ئاساسلىقى قار كۆچكۈنى فوتوئېلېكتورنى ئاساس قىلىدۇ.

ئومۇمىي جەھەتتىن ئالغاندا ، دۆلەت ئىچى ۋە سىرتىدىكى InGaAs تەييارلىق تېخنىكىسىنىڭ تېز تەرەققىي قىلىشىغا ئەگىشىپ ، بىز MBE ، MOCVD ، LPE ۋە باشقا تېخنىكىلارنى ئىشلىتىپ ، InP تارماق ئېغىزىدىكى چوڭ تىپتىكى يۇقىرى سۈپەتلىك InGaAs تارقىلىشچان قەۋىتىنى تەييارلىيالايمىز. InGaAs فوتوئاكتىپ نۇر تۆۋەن قاراڭغۇ توك ۋە يۇقىرى ئىنكاس قايتۇرۇش ئىقتىدارىنى نامايەن قىلىدۇ ، ئەڭ تۆۋەن قاراڭغۇ توك 0.75 pA / μ m² دىن تۆۋەن ، ئەڭ يۇقىرى ئىنكاسچانلىقى 0.57 A / W غا يېتىدۇ ، ھەمدە ئۆتكۈنچى ئىنكاسى تېز (ps تەرتىپى). InGaAs فوتوئېلېكتورنىڭ كەلگۈسى تەرەققىياتى تۆۋەندىكى ئىككى تەرەپكە مەركەزلەشتى: (1) InGaAs ئېپىتاكسىيىلىك قەۋىتى Si تارماق ئېغىزىدا بىۋاسىتە ئۆستۈرۈلىدۇ. ھازىر بازاردىكى مىكرو ئېلېكتر ئۈسكۈنىلىرىنىڭ كۆپىنچىسى Si نى ئاساس قىلغان ، InGaAs ۋە Si نى ئاساس قىلغان كېيىنكى بىر گەۋدىلەشتۈرۈلگەن تەرەققىيات ئومۇمىي يۈزلىنىش. رېشاتكا ماسلاشماسلىق ۋە ئىسسىقلىق كېڭىيىش كوئېففىتسېنتى پەرقى قاتارلىق مەسىلىلەرنى ھەل قىلىش InGaAs / Si تەتقىقاتى ئۈچۈن ئىنتايىن مۇھىم. (2) 1550 nm دولقۇن ئۇزۇنلۇقى تېخنىكىسى پىشىپ يېتىلگەن ، كېڭەيتىلگەن دولقۇن ئۇزۇنلۇقى (2.0 ~ 2.5) mm كەلگۈسىدىكى تەتقىقات يۆنىلىشى. زاپچاسلارنىڭ كۆپىيىشىگە ئەگىشىپ ، InP تارماق ئېلېمېنتى بىلەن InGaAs تۇتقاقلىق قەۋىتى ئوتتۇرىسىدىكى رېشاتكىنىڭ ماس كەلمەسلىكى تېخىمۇ ئېغىر يۆتكىلىش ۋە نۇقسانلارنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ ، شۇڭا ئۈسكۈنىنىڭ جەريان پارامېتىرلىرىنى ئەلالاشتۇرۇپ ، رېشاتكا كەمتۈكلىكىنى ئازايتىپ ، ئۈسكۈنىنىڭ قاراڭغۇ ئېقىمىنى ئازايتىش كېرەك.