QuruluşuInGaAs Fotodetektoru
1980-ci illərdən bəri tədqiqatçılar InGaAs fotodetektorlarının quruluşunu öyrənirlər və bunları üç əsas növə bölmək olar: InGaAs metal yarımkeçirici metalfotodetektorlar(MSM-PD), InGaAsPIN fotodetektorları(PIN-PD) və InGaAsuçqun fotodetektorları(APD-PD). Müxtəlif strukturlara malik InGaAs fotodetektorlarının istehsal prosesində və qiymətində əhəmiyyətli fərqlər mövcuddur və cihazın işində də əhəmiyyətli fərqlər mövcuddur.
Şəkildə Şottki qovşağına əsaslanan xüsusi bir quruluş olan InGaAs metal yarımkeçirici metal fotodetektorunun strukturunun sxematik diaqramı göstərilmişdir. 1992-ci ildə Şi və digərləri epitaksial təbəqələri yetişdirmək və InGaAs MSM fotodetektorlarını hazırlamaq üçün aşağı təzyiqli metal üzvi buxar fazalı epitaksiya (LP-MOVPE) texnologiyasından istifadə etmişdirlər. Cihaz 1,3 μm dalğa uzunluğunda 0,42 A/W yüksək cavabdehliyə və 1,5 V-da 5,6 pA/μm²-dən az qaranlıq cərəyana malikdir. 1996-cı ildə tədqiqatçılar yüksək müqavimət xüsusiyyətləri nümayiş etdirən InAlAs InGaAs InP epitaksial təbəqələrini yetişdirmək üçün qaz fazalı molekulyar şüa epitaksiyasından (GSMBE) istifadə etdilər. Böyümə şərtləri rentgen difraksiya ölçmələri ilə optimallaşdırılmış və nəticədə InGaAs və InAlAs təbəqələri arasında 1 × 10 ⁻ ³ diapazonunda qəfəs uyğunsuzluğu yaranmışdır. Nəticədə, cihazın performansı optimallaşdırıldı, 10 V-da 0,75 pA/μ m²-dən az qaranlıq cərəyan və 5 V-da 16 ps sürətli keçid reaksiyası təmin edildi. Ümumilikdə, MSM strukturlu fotodetektoru sadə və inteqrasiyası asan bir quruluşa malikdir, daha aşağı qaranlıq cərəyan (pA səviyyəsi) nümayiş etdirir, lakin metal elektrod cihazın effektiv işığı udma sahəsini azaldır və nəticədə digər strukturlarla müqayisədə daha aşağı cavabdehlik yaranır.
Şəkildə göstərildiyi kimi, InGaAs PIN fotodetektorunun P-tipli kontakt təbəqəsi ilə N-tipli kontakt təbəqəsi arasında yerləşdirilmiş daxili təbəqəsi var ki, bu da tükənmə bölgəsinin genişliyini artırır, bununla da daha çox elektron dəlik cütü şüalandırır və daha böyük bir fotocərəyan əmələ gətirir və beləliklə, əla elektron keçiricilik nümayiş etdirir. 2007-ci ildə tədqiqatçılar MBE-dən istifadə edərək aşağı temperaturlu bufer təbəqələri yetişdirdilər, səth pürüzlülüyünü yaxşılaşdırdılar və Si və InP arasındakı qəfəs uyğunsuzluğunu aradan qaldırdılar. Onlar MOCVD istifadə edərək InGaAs PIN strukturlarını InP substratlarına inteqrasiya etdilər və cihazın cavabdehliyi təxminən 0,57 A/W idi. 2011-ci ildə tədqiqatçılar naviqasiya, maneə/toqquşmanın qarşısının alınması və kiçik pilotsuz yerüstü nəqliyyat vasitələrinin hədəf aşkarlanması/tanıması üçün qısa mənzilli LiDAR görüntüləmə cihazı hazırlamaq üçün PIN fotodetektorlarından istifadə etdilər. Cihaz, InGaAs PIN fotodetektorlarının siqnal-səs-küy nisbətini əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdıran ucuz mikrodalğalı gücləndirici çipi ilə inteqrasiya edildi. Bu əsasda, 2012-ci ildə tədqiqatçılar bu LiDAR görüntüləmə cihazını robotlara tətbiq etdilər, aşkarlama diapazonu 50 metrdən çox və qətnaməsi 256 × 128-ə qədər artırıldı.
InGaAs uçqun fotodetektoru, struktur diaqramında göstərildiyi kimi, qazanclı bir fotodetektor növüdür. Elektron dəlik cütləri ikiqat artan bölgədəki elektrik sahəsinin təsiri altında kifayət qədər enerji əldə edir və yeni elektron dəlik cütləri yaratmaq üçün atomlarla toqquşur, uçqun effekti yaradır və materialdakı qeyri-tarazlıq yük daşıyıcılarını ikiqat artırır. 2013-cü ildə tədqiqatçılar MBE-dən istifadə edərək InP substratlarında qəfəslə uyğunlaşdırılmış InGaAs və InAlAs ərintilərini yetişdirdilər, ərinti tərkibindəki dəyişikliklər, epitaksial təbəqə qalınlığı və aşqarlama yolu ilə daşıyıcı enerjisini modulyasiya etdilər, dəlik ionlaşmasını minimuma endirərkən elektroşok ionlaşmasını maksimum dərəcədə artırdılar. Ekvivalent çıxış siqnalı qazancı altında APD aşağı səs-küy və daha aşağı qaranlıq cərəyan nümayiş etdirir. 2016-cı ildə tədqiqatçılar InGaAs uçqun fotodetektorlarına əsaslanan 1570 nm lazer aktiv görüntüləmə eksperimental platforması qurdular. Daxili dövrəAPD fotodetektoruəks-sədaları qəbul edir və birbaşa rəqəmsal siqnallar çıxarır, bu da bütün cihazı kompakt edir. Təcrübə nəticələri Şəkillər (d) və (e)-də göstərilib. Şəkil (d) görüntü hədəfinin fiziki fotoşəkli, Şəkil (e) isə üçölçülü məsafə görüntüsüdür. C Zonasındakı pəncərə sahəsinin A və B Zonalarından müəyyən bir dərinlik məsafəsinə malik olduğu aydın görünür. Bu platforma 10 ns-dən az impuls eni, tənzimlənən tək impuls enerjisi (1-3) mJ, ötürücü və qəbuledici linzalar üçün 2° baxış bucağı sahəsi, 1 kHz təkrarlanma sürəti və təxminən 60% detektor iş dövrünə nail olur. Daxili fotocərəyan qazancı, sürətli cavab, kompakt ölçü, davamlılıq və APD-nin aşağı qiyməti sayəsində APD fotodetektorları PIN fotodetektorlarından bir dərəcə yüksək aşkarlama sürətinə nail ola bilər. Buna görə də, hazırda əsas lazer radarları əsasən uçqun fotodetektorlarından istifadə edir.
Yayımlanma vaxtı: 11 Fevral 2026