A struttura di u fotodetector InGaAs

A struttura diFotodetector InGaAs
Dapoi l'anni 1980, i circadori anu studiatu a struttura di i fotodetettori InGaAs, chì ponu esse riassunti in trè tippi principali: InGaAs metallicu semiconduttore metallicufotodetettori(MSM-PD), InGaAsFotodetectori PIN(PIN-PD), è InGaAsfotodetettori di valanga(APD-PD). Ci sò differenze significative in u prucessu di pruduzzione è u costu di i fotodetectori InGaAs cù strutture diverse, è ci sò ancu differenze significative in e prestazioni di u dispusitivu.
U diagramma schematicu di a struttura di u fotodetector di metalli à semiconduttore metallicu InGaAs hè mostratu in a figura, chì hè una struttura speciale basata nantu à a giunzione Schottky. In u 1992, Shi et al. anu utilizatu a tecnulugia di l'epitassia di fase di vapore organicu metallicu à bassa pressione (LP-MOVPE) per cultivà strati epitassiali è preparà fotodetector InGaAs MSM. U dispusitivu hà una alta rispunsività di 0,42 A/W à una lunghezza d'onda di 1,3 μm è una corrente scura inferiore à 5,6 pA/μm² à 1,5 V. In u 1996, i circadori anu utilizatu l'epitassia di fasciu moleculare in fase gassosa (GSMBE) per cultivà strati epitassiali di InAlAs InGaAs InP, chì anu mostratu caratteristiche di alta resistività. E cundizioni di crescita sò state ottimizzate per mezu di misurazioni di diffrazione di raggi X, risultendu in una discrepanza di reticolo trà i strati di InGaAs è InAlAs in l'intervallu di 1 × 10⁻³. In cunsequenza, e prestazioni di u dispusitivu sò state ottimizzate, cù una corrente scura inferiore à 0,75 pA/μ m² à 10 V è una risposta transitoria rapida di 16 ps à 5 V. In generale, u fotodetector di struttura MSM hà una struttura simplice è faciule da integrà, chì presenta una corrente scura (livello pA) più bassa, ma l'elettrodu metallicu riduce l'area effettiva di assorbimentu di luce di u dispusitivu, risultendu in una responsività più bassa paragunata à altre strutture.

U fotodetector PIN InGaAs hà un stratu intrinsecu inseritu trà u stratu di cuntattu di tipu P è u stratu di cuntattu di tipu N, cum'è mostratu in a figura, chì aumenta a larghezza di a regione di svuotamentu, irradiendu cusì più coppie di lacune elettroniche è furmendu una fotocorrente più grande, mustrendu cusì una eccellente conducibilità elettronica. In u 2007, i circadori anu utilizatu MBE per cultivà strati buffer à bassa temperatura, migliurendu a rugosità superficiale è superendu a discrepanza di reticolo trà Si è InP. Anu integratu strutture PIN InGaAs nantu à substrati InP utilizendu MOCVD, è a responsività di u dispusitivu era di circa 0,57 A/W. In u 2011, i circadori anu utilizatu fotodetectors PIN per sviluppà un dispusitivu d'imaghjini LiDAR à corta distanza per a navigazione, l'evità di ostaculi/collisioni è a rilevazione/riconoscimentu di bersagli di picculi veiculi terrestri senza pilota. U dispusitivu hè statu integratu cù un chip amplificatore à microonde à bassu costu, migliurendu significativamente u rapportu segnale-rumore di i fotodetectors PIN InGaAs. Nantu à sta basa, in u 2012, i circadori anu applicatu stu dispusitivu d'imaghjini LiDAR à i robot, cù una portata di rilevazione di più di 50 metri è una risoluzione aumentata à 256 × 128.
U fotodetector di valanga InGaAs hè un tipu di fotodetector cù guadagnu, cum'è mostratu in u diagrama di struttura. E coppie di lacune elettroniche ottenenu energia sufficiente sottu l'azione di u campu elettricu in a regione di radduppiu, è si scontranu cù l'atomi per generà nuove coppie di lacune elettroniche, furmendu un effettu di valanga è radduppiendu i purtatori di carica fora di equilibriu in u materiale. In u 2013, i circadori anu utilizatu MBE per cultivà leghe InGaAs è InAlAs currispondenti à reticolo nantu à substrati InP, modulendu l'energia di u purtatore attraversu cambiamenti in a cumpusizione di a lega, u spessore di u stratu epitassiale è u doping, massimizendu a ionizazione per elettroshock mentre minimizendu a ionizazione di i lacune. Sottu un guadagnu di signale di uscita equivalente, APD mostra un rumore bassu è una corrente scura più bassa. In u 2016, i circadori anu custruitu una piattaforma sperimentale di imaging laser attivu di 1570 nm basata nantu à i fotodetector di valanga InGaAs. U circuitu internu di uFotodetector APDechi ricevuti è signali digitali emessi direttamente, rendendu tuttu u dispusitivu compactu. I risultati sperimentali sò mostrati in e Figure (d) è (e). A Figura (d) hè una foto fisica di u bersagliu di l'imaghjini, è a Figura (e) hè una maghjina di distanza tridimensionale. Si pò vede chjaramente chì l'area di a finestra in a Zona C hà una certa distanza di prufundità da e Zone A è B. Sta piattaforma ottene una larghezza di impulsu inferiore à 10 ns, energia di impulsu unicu regulabile (1-3) mJ, un angulu di campu di vista di 2 ° per e lenti di trasmissione è di ricezione, una frequenza di ripetizione di 1 kHz è un ciclu di travagliu di u rilevatore di circa 60%. Grazie à u guadagnu di fotocorrente interna, a risposta rapida, a dimensione compatta, a durabilità è u bassu costu di l'APD, i fotodetector APD ponu ottene una frequenza di rilevazione chì hè un ordine di grandezza superiore à i fotodetector PIN. Dunque, attualmente u radar laser mainstream usa principalmente fotodetector à valanga.