De struktuer fanInGaAs fotodetektor
Sûnt de jierren '80 hawwe ûndersikers de struktuer fan InGaAs-fotodetektors bestudearre, dy't gearfette wurde kinne yn trije haadtypen: InGaAs metaal healgeleider metaalfotodetektors(MSM-PD), InGaAsPIN-fotodetektors(PIN-PD), en InGaAslawine fotodetektors(APD-PD). Der binne wichtige ferskillen yn it produksjeproses en de kosten fan InGaAs-fotodetektors mei ferskillende struktueren, en der binne ek wichtige ferskillen yn apparaatprestaasjes.
It skematyske diagram fan 'e struktuer fan 'e InGaAs-metaalhealgeleider-metaalfotodetektor wurdt werjûn yn 'e figuer, dat is in spesjale struktuer basearre op Schottky-oergong. Yn 1992 brûkten Shi et al. leechdruk metaal-organyske dampfaze-epitaxy (LP-MOVPE) technology om epitaksiale lagen te groeien en InGaAs MSM-fotodetektors ta te rieden. It apparaat hat in hege responsiviteit fan 0,42 A/W by in golflingte fan 1,3 μm en in tsjustere stroom fan minder as 5,6 pA/μm² by 1,5 V. Yn 1996 brûkten ûndersikers gasfaze molekulêre strielepitaxy (GSMBE) om InAlAs InGaAs InP epitaksiale lagen te groeien, dy't hege wjerstânseigenskippen sjen lieten. De groeiomstannichheden waarden optimalisearre troch röntgendiffraksjemjittingen, wat resultearre yn in roostermismatch tusken InGaAs- en InAlAs-lagen binnen it berik fan 1 × 10⁻³. As gefolch waarden de prestaasjes fan it apparaat optimalisearre, mei in tsjustere stroom fan minder as 0,75 pA/μ m² by 10 V en in rappe tydlike reaksje fan 16 ps by 5 V. Oer it algemien hat de MSM-struktuerfotodetektor in ienfâldige en maklik te yntegrearjen struktuer, mei in legere tsjustere stroom (pA-nivo), mar de metalen elektrode ferminderet it effektive ljochtabsorpsjegebiet fan it apparaat, wat resulteart yn in legere reaksjefermogen yn ferliking mei oare struktueren.
De InGaAs PIN-fotodetektor hat in yntrinsyke laach ynfoege tusken de P-type kontaktlaach en de N-type kontaktlaach, lykas te sjen is yn 'e ôfbylding, wat de breedte fan it útputtingsgebiet fergruttet, wêrtroch mear elektrongatpearen útstrielje en in gruttere fotostroom ûntstiet, wêrtroch't in poerbêste elektroanyske geliedingsfermogen ûntstiet. Yn 2007 brûkten ûndersikers MBE om bufferlagen by lege temperatuer te groeien, wêrtroch't de oerflakteruwheid ferbettere waard en de roostermismatch tusken Si en InP oerwûn waard. Se yntegrearren InGaAs PIN-strukturen op InP-substraten mei MOCVD, en de responsiviteit fan it apparaat wie sawat 0,57 A/W. Yn 2011 brûkten ûndersikers PIN-fotodetektors om in LiDAR-ôfbyldingsapparaat mei koarte berik te ûntwikkeljen foar navigaasje, foarkommen fan obstakels/botsingen, en doeldeteksje/erkenning fan lytse ûnbemanne grûnauto's. It apparaat waard yntegrearre mei in goedkeape mikrogolffersterkerchip, wêrtroch't de signaal-lûdsferhâlding fan InGaAs PIN-fotodetektors signifikant ferbettere waard. Op basis hjirfan hawwe ûndersikers yn 2012 dit LiDAR-ôfbyldingsapparaat tapast op robots, mei in deteksjeberik fan mear as 50 meter en in resolúsje ferhege nei 256 × 128.
InGaAs-lawinefotodetektor is in type fotodetektor mei fersterking, lykas te sjen is yn it struktuerdiagram. Elektronengatpearen krije genôch enerzjy ûnder de aksje fan it elektryske fjild binnen it ferdûbelingsgebiet, en botsje mei atomen om nije elektronengatpearen te generearjen, wêrtroch in lawine-effekt ûntstiet en de net-lykwichtich ladingsdragers yn it materiaal ferdûbele wurde. Yn 2013 brûkten ûndersikers MBE om roaster-oerienkommende InGaAs- en InAlAs-legeringen te groeien op InP-substraten, wêrby't se de enerzjy fan 'e drager modulearren troch feroaringen yn 'e gearstalling fan 'e legearing, de dikte fan 'e epitaksiale laach en it dopjen, wêrtroch't elektroshock-ionisaasje maksimalisearre waard, wylst gat-ionisaasje minimalisearre waard. Under lykweardige útfiersignaalfersterking toant APD leech lûd en in legere tsjustere stroom. Yn 2016 bouden ûndersikers in 1570 nm laser aktyf ôfbyldingseksperimenteel platfoarm basearre op InGaAs-lawinefotodetektors. It ynterne sirkwy fan 'eAPD-fotodetektorûntfongen echo's en stjoere direkt digitale sinjalen út, wêrtroch it heule apparaat kompakt wurdt. De eksperimintele resultaten wurde werjûn yn figueren (d) en (e). Figuer (d) is in fysike foto fan it ôfbyldingsdoel, en Figuer (e) is in trijediminsjonale ôfstânôfbylding. It is dúdlik te sjen dat it finstergebiet yn Sône C in bepaalde djipteôfstân hat fan Sônes A en B. Dit platfoarm berikt in pulsbreedte fan minder as 10 ns, ferstelbere ienpulsenerzjy (1-3) mJ, in sichtfjildhoek fan 2 ° foar de stjoerende en ûntfangende lenzen, in werhellingsfrekwinsje fan 1 kHz, en in detektorduty cycle fan sawat 60%. Mei tank oan de ynterne fotostroomfersterking, snelle reaksje, kompakte grutte, duorsumens en lege kosten fan APD, kinne APD-fotodetektors in deteksjesnelheid berikke dy't ien oardergrutte heger is as PIN-fotodetektors. Dêrom brûkt de mainstream laserradar op it stuit benammen lawinefotodetektors.
Pleatsingstiid: 11 febrewaris 2026