Ang Istruktura saInGaAs Photodetector
Sukad sa dekada 1980, gitun-an sa mga tigdukiduki ang istruktura sa mga photodetector sa InGaAs, nga mahimong masumaryo sa tulo ka pangunang klase: InGaAs metal semiconductor metalmga photodetector(MSM-PD), InGaAsMga PIN photodetector(PIN-PD), ug InGaAsmga photodetector sa avalanche(APD-PD). Adunay mga dakong kalainan sa proseso sa produksiyon ug gasto sa mga photodetector sa InGaAs nga adunay lainlaing mga istruktura, ug aduna usay mga dakong kalainan sa performance sa device.
Ang eskematiko nga diagram sa istruktura sa InGaAs metal semiconductor metal photodetector gipakita sa hulagway, nga usa ka espesyal nga istruktura nga gibase sa Schottky junction. Niadtong 1992, si Shi et al. migamit og low-pressure metal organic vapor phase epitaxy (LP-MOVPE) nga teknolohiya aron motubo ang mga epitaxial layer ug maandam ang mga InGaAs MSM photodetector. Ang aparato adunay taas nga responsivity nga 0.42 A/W sa wavelength nga 1.3 μ m ug usa ka dark current nga ubos sa 5.6 pA/μ m² sa 1.5 V. Niadtong 1996, ang mga tigdukiduki migamit og gas-phase molecular beam epitaxy (GSMBE) aron motubo ang mga epitaxial layer sa InAlAs InGaAs InP, nga nagpakita og taas nga resistivity characteristics. Ang mga kondisyon sa pagtubo gi-optimize pinaagi sa mga pagsukod sa X-ray diffraction, nga miresulta sa usa ka lattice mismatch tali sa mga layer sa InGaAs ug InAlAs sulod sa range nga 1 × 10⁻³. Tungod niini, na-optimize ang performance sa device, nga adunay dark current nga ubos sa 0.75 pA/μm² sa 10 V ug paspas nga transient response nga 16 ps sa 5 V. Sa kinatibuk-an, ang MSM structure photodetector adunay simple ug dali i-integrate nga istruktura, nga nagpakita og mas ubos nga dark current (pA level), apan ang metal electrode nagpamenos sa epektibong light absorption area sa device, nga miresulta sa mas ubos nga responsivity kon itandi sa ubang mga istruktura.
Ang InGaAs PIN photodetector adunay intrinsic layer nga gisulod taliwala sa P-type contact layer ug sa N-type contact layer, sama sa gipakita sa hulagway, nga nagdugang sa gilapdon sa depletion region, sa ingon nagpasa ug daghang electron hole pairs ug nagporma ug mas dako nga photocurrent, sa ingon nagpakita ug maayo kaayong electronic conductivity. Niadtong 2007, gigamit sa mga tigdukiduki ang MBE aron mapatubo ang low-temperature buffer layers, nga nagpauswag sa surface roughness ug nakabuntog sa lattice mismatch tali sa Si ug InP. Gi-integrate nila ang mga istruktura sa InGaAs PIN sa mga substrate sa InP gamit ang MOCVD, ug ang responsivity sa device gibana-bana nga 0.57 A/W. Niadtong 2011, gigamit sa mga tigdukiduki ang mga PIN photodetector aron makahimo og short-range LiDAR imaging device para sa navigation, paglikay sa obstacle/collision, ug pag-detect/pag-ila sa target sa gagmay nga unmanned ground vehicles. Ang device gi-integrate sa usa ka barato nga microwave amplifier chip, nga nagpauswag pag-ayo sa signal-to-noise ratio sa InGaAs PIN photodetectors. Tungod niini, niadtong 2012, gigamit sa mga tigdukiduki kining LiDAR imaging device sa mga robot, nga adunay detection range nga sobra sa 50 metros ug ang resolusyon misaka ngadto sa 256 × 128.
Ang InGaAs avalanche photodetector usa ka klase sa photodetector nga adunay gain, sama sa gipakita sa structure diagram. Ang mga pares sa electron hole makakuha og igong enerhiya ubos sa aksyon sa electric field sulod sa doubling region, ug mobangga sa mga atomo aron makamugna og bag-ong mga pares sa electron hole, nga makaporma og avalanche effect ug makadoble sa mga non-equilibrium charge carrier sa materyal. Niadtong 2013, gigamit sa mga tigdukiduki ang MBE aron motubo ang lattice matched InGaAs ug InAlAs alloys sa InP substrates, nga nag-modulate sa carrier energy pinaagi sa mga pagbag-o sa alloy composition, epitaxial layer thickness, ug doping, nga nag-maximize sa electroshock ionization samtang nagminus sa hole ionization. Ubos sa equivalent output signal gain, ang APD nagpakita og ubos nga noise ug ubos nga dark current. Niadtong 2016, ang mga tigdukiduki nagtukod og 1570 nm laser active imaging experimental platform nga gibase sa InGaAs avalanche photodetectors. Ang internal circuit saDetektor sa litrato sa APDnakadawat og mga echo ug direktang nagpagawas og mga digital signal, nga naghimo sa tibuok device nga compact. Ang mga resulta sa eksperimento gipakita sa Figures (d) ug (e). Ang Figure (d) usa ka pisikal nga litrato sa imaging target, ug ang Figure (e) usa ka three-dimensional distance image. Klaro nga makita nga ang window area sa Zone C adunay usa ka piho nga giladmon nga distansya gikan sa Zones A ug B. Kini nga plataporma nakab-ot ang pulse width nga ubos sa 10 ns, adjustable single pulse energy (1-3) mJ, field of view angle nga 2° para sa mga transmitting ug receiving lenses, repetition rate nga 1 kHz, ug detector duty cycle nga gibana-bana nga 60%. Tungod sa internal photocurrent gain, paspas nga tubag, compact size, kalig-on, ug ubos nga gasto sa APD, ang mga APD photodetector makab-ot ang detection rate nga usa ka order of magnitude nga mas taas kay sa mga PIN photodetector. Busa, karon ang mainstream laser radar nag-una nga naggamit og avalanche photodetectors.
Oras sa pag-post: Pebrero 11, 2026