Sebopeho sa sesebelisoa sa ho lemoha foto sa InGaAs

Sebopeho saSesebelisoa sa ho lemoha foto sa InGaAs

Ho tloha ka bo-1980, bafuputsi ba lapeng le ba kantle ho naha ba ithutile sebopeho sa li-photodetector tsa InGaAs, tse arotsoeng haholo-holo ka mefuta e meraro. Ke InGaAs metal-Semiconductor-metal photodetector (MSM-PD), InGaAs PIN Photodetector (PIN-PD), le InGaAs Avalanche Photodetector (APD-PD). Ho na le liphapang tse kholo ts'ebetsong ea tlhahiso le litšenyehelo tsa li-photodetector tsa InGaAs tse nang le meaho e fapaneng, 'me ho boetse ho na le liphapang tse kholo ts'ebetsong ea sesebelisoa.

Tšepe-semiconductor-tšepe ea InGaAssesebelisoa sa ho lemoha foto, e bontšitsoeng ho Setšoantšo (a), ke sebopeho se ikhethileng se thehiloeng ho Schottky conjunction. Ka 1992, Shi le ba bang ba sebelisitse theknoloji ea epitaxy ea khatello e tlase ea tšepe-organic vapor phase (LP-MOVPE) ho holisa likarolo tsa epitaxy le ho lokisa photodetector ea InGaAs MSM, e nang le karabelo e phahameng ea 0.42 A/W ka bolelele ba 1.3 μm le motlakase o lefifi o ka tlase ho 5.6 pA/ μm² ho 1.5 V. Ka 1996, zhang le ba bang ba sebelisitse epitaxy ea mokelikeli oa mokelikeli oa phase ea khase (GSMBE) ho holisa lera la epitaxy la InAlAs-InGaAs-InP. Lera la InAlAs le bontšitse litšobotsi tse phahameng tsa resistivity, 'me maemo a kholo a ile a ntlafatsoa ka tekanyo ea diffraction ea X-ray, e le hore ho se lumellane ha lattice pakeng tsa likarolo tsa InGaAs le InAlAs ho ne ho le ka har'a 1×10⁻³. Sena se fella ka tshebetso e ntlafetseng ya sesebediswa ka motlakase o lefifi o ka tlase ho 0.75 pA/μm² ho 10 V le karabelo e potlakileng ya nakoana ho fihlela ho 16 ps ho 5 V. Ka kakaretso, photodetector ya sebopeho sa MSM e bonolo ebile e bonolo ho e kopanya, e bontsha motlakase o lefifi o tlase (taelo ya pA), empa electrode ya tshepe e tla fokotsa sebaka se sebetsang sa ho monya lesedi sa sesebediswa, kahoo karabelo e tlase ho feta meaho e meng.

Sesebediswa sa ho lemoha difoto sa InGaAs PIN se kenya lera la kahare pakeng tsa lera la ho kopana la mofuta wa P le lera la ho kopana la mofuta wa N, jwalo ka ha ho bontshitswe ho Setshwantsho (b), se eketsang bophara ba sebaka sa ho fokotseha, ka hona se hlahisa dipara tse ngata tsa di-electron-lesoba mme se etsa photocurrent e kgolo, kahoo se na le tshebetso e ntle ya ho tsamaisa di-electron. Ka 2007, A.Poloczek le ba bang ba sebedisitse MBE ho hodisa lera la buffer la mocheso o tlase ho ntlafatsa ho kgopama ha bokahodimo le ho hlola ho se tshwane ha lattice pakeng tsa Si le InP. MOCVD e sebedisitswe ho kopanya sebopeho sa InGaAs PIN hodima substrate ya InP, mme karabelo ya sesebediswa e ne e ka ba 0.57A /W. Ka 2011, Laboratori ya Diphuputso tsa Sesole (ALR) e sebedisitse disebediswa tsa ho lemoha di-PIN ho ithuta setshwantsho sa liDAR bakeng sa ho tsamaya, ho qoba ditshitiso/ho thulana, le ho lemoha/ho tsebahatsa dipheo tsa sebaka se sekgutshwane bakeng sa dikoloi tse nyane tse se nang batho tse tsamayang fatshe, tse kopantsweng le chip ya amplifier ya microwave e theko e tlase e ntlafaditseng haholo karolelano ya letshwao-lerata la photodetector ya InGaAs PIN. Motheong ona, ka 2012, ALR e sebelisitse setšoantšo sena sa liDAR bakeng sa liroboto, tse nang le sebaka sa ho lemoha se fetang 50 m le qeto ea 256 × 128.

Li-InGaAsesebelisoa sa ho lemoha foto sa avalancheke mofuta oa photodetector e nang le gain, eo sebopeho sa eona se bontšitsoeng ho Setšoantšo (c). Para ea li-electron-lesoba e fumana matla a lekaneng tlas'a ts'ebetso ea tšimo ea motlakase ka hare ho sebaka se habeli, e le hore e ka thulana le athomo, ea hlahisa lipara tse ncha tsa li-electron-lesoba, ea etsa phello ea avalanche, 'me ea atisa bajari ba sa lekanang ka har'a thepa. Ka 2013, George M o sebelisitse MBE ho holisa li-alloy tsa InGaAs le InAlAs tse tsamaellanang le lattice holim'a substrate ea InP, a sebelisa liphetoho mokhoeng oa alloy, botenya ba lera la epitaxial, le doping ho matla a carrier a fetotsoeng ho eketsa ionization ea electroshock ha a ntse a fokotsa ionization ea lesoba. Ka keketseho e lekanang ea lets'oao la tlhahiso, APD e bontša lerata le tlase le motlakase o lefifi o tlase. Ka 2016, Sun Jianfeng le ba bang ba hahile sete ea sethala sa liteko tsa laser se sebetsang sa 1570 nm se thehiloeng ho photodetector ea avalanche ea InGaAs. Potoloho ea ka hare eaSesebelisoa sa ho lemoha foto sa APDMedumo e amohetsweng le ho ntsha matshwao a dijithale ka ho toba, e leng se etsang hore sesebediswa sohle se be se kopaneng. Diphetho tsa teko di bontshitswe ho Setšoantšo (d) le (e). Setšoantšo (d) ke foto ya sebele ya sepheo sa ho nka ditshwantsho, mme Setšoantšo (e) ke setshwantsho sa sebaka sa mahlakore a mararo. Ho ka bonwa ka ho hlaka hore sebaka sa fensetere sa sebaka sa c se na le sebaka se itseng sa botebo se nang le sebaka sa A le b. Sethala se fihlella bophara ba pulse bo ka tlase ho 10 ns, matla a pulse a le mong (1 ~ 3) mJ a ka fetolwang, sebaka sa lense se amohelang Angle ya 2°, maqhubu a phetapheto ya 1 kHz, karolelano ya mosebetsi wa detector ya hoo e ka bang 60%. Ka lebaka la keketseho ya ka hare ya photocurrent ya APD, karabelo e potlakileng, boholo bo kopaneng, ho tshwarella le ditjeo tse tlase, di-photodetector tsa APD e ka ba taelo ya boholo bo hodimo ka sekgahla sa ho lemoha ho feta di-photodetector tsa PIN, kahoo liDAR e kgolo ya hajwale e laolwa haholo ke di-photodetector tsa avalanche.

Ka kakaretso, ka ntshetsopele e potlakileng ya theknoloji ya ho lokisa InGaAs lapeng le kantle ho naha, re ka sebedisa ka boqhetseke mahlale a MBE, MOCVD, LPE le a mang ho lokisa lera la boleng bo hodimo la InGaAs epitaxial sebakeng se seholo hodima substrate ya InP. Di-photodetector tsa InGaAs di bontsha lera le lefifi le tlase le karabelo e phahameng, lera le lefifi le tlase ka ho fetisisa le tlase ho feta 0.75 pA/μm², karabelo e phahameng ka ho fetisisa e fihla ho 0.57 A/W, mme e na le karabelo e potlakileng ya nakoana (ps order). Ntshetsopele ya nakong e tlang ya di-photodetector tsa InGaAs e tla shebana le dintlha tse pedi tse latelang: (1) Lera la epitaxial la InGaAs le hodiswa ka ho toba hodima substrate ya Si. Hona jwale, boholo ba disebediswa tsa microelectronic tse mmarakeng di itshetlehile ka Si, mme ntshetsopele e kopaneng e latelang ya InGaAs le Si e itshetlehile ka mokhoa o akaretsang. Ho rarolla mathata a kang ho se tshwane ha lattice le phapang ya katoloso ya mocheso ke bohlokwa bakeng sa thuto ya InGaAs/Si; (2) Theknoloji ea bolelele ba 1550 nm e se e butsoitse, 'me bolelele ba bolelele ba 2.0 ~ 2.5) μm ke tataiso ea lipatlisiso tsa nakong e tlang. Ka keketseho ea likarolo tsa In, ho se lumellane ha lattice pakeng tsa substrate ea InP le lera la epitaxial la InGaAs ho tla lebisa ho ho senyeha ho hoholo le liphoso, kahoo ho hlokahala ho ntlafatsa liparamente tsa ts'ebetso ea sesebelisoa, ho fokotsa liphoso tsa lattice, le ho fokotsa motlakase o lefifi oa sesebelisoa.