СтруктураInGaAs фотодетектор
Од 1980-их, истраживачи проучавају структуру InGaAs фотодетектора, који се могу сумирати у три главна типа: InGaAs метал, полупроводник, метал.фотодетектори(МСМ-ПД), InGaAsПИН фотодетектори(ПИН-ПД) и InGaAsлавински фотодетектори(APD-PD). Постоје значајне разлике у производном процесу и цени InGaAs фотодетектора са различитим структурама, а постоје и значајне разлике у перформансама уређаја.
Шематски дијаграм структуре метал-полупроводничког металног фотодетектора InGaAs приказан је на слици, која представља посебну структуру засновану на Шоткијевом споју. Године 1992, Ши и др. користили су технологију нископритисне метално-органске парне епитаксе (LP-MOVPE) за узгој епитаксијалних слојева и припрему InGaAs MSM фотодетектора. Уређај има високу осетљивост од 0,42 A/W на таласној дужини од 1,3 μm и тамну струју мању од 5,6 pA/μm² на 1,5 V. Године 1996, истраживачи су користили гасно-фазну молекуларно-снопну епитаксију (GSMBE) за узгој InAlAs InGaAs InP епитаксијалних слојева, који су показали високе карактеристике отпорности. Услови раста су оптимизовани мерењима дифракције X-зрака, што је резултирало неусклађеношћу решетке између InGaAs и InAlAs слојева у опсегу од 1 × 10⁻³. Као резултат тога, перформансе уређаја су оптимизоване, са тамном струјом мањом од 0,75 pA/μ m² на 10 V и брзим пролазним одзивом од 16 ps на 5 V. Генерално, фотодетектор са MSM структуром има једноставну и лако интегришућу структуру, показујући нижу тамну струју (ниво pA), али метална електрода смањује ефективну површину апсорпције светлости уређаја, што резултира нижом осетљивошћу у поређењу са другим структурама.
InGaAs PIN фотодетектор има унутрашњи слој уметнут између контактног слоја P-типа и контактног слоја N-типа, као што је приказано на слици, што повећава ширину области осиромашења, чиме зрачи више парова електрона и шупљина и формира већу фотострују, показујући тако одличну електронску проводљивост. Године 2007, истраживачи су користили MBE за узгој нискотемпературних бафер слојева, побољшавајући храпавост површине и превазилазећи неусклађеност решетки између Si и InP. Интегрисали су InGaAs PIN структуре на InP подлогама користећи MOCVD, а осетљивост уређаја је била приближно 0,57 A/W. Године 2011, истраживачи су користили PIN фотодетекторе за развој LiDAR уређаја за снимање кратког домета за навигацију, избегавање препрека/судара и детекцију/препознавање циљева малих беспилотних копнених возила. Уређај је интегрисан са јефтиним микроталасним појачавачким чипом, значајно побољшавајући однос сигнала и шума InGaAs PIN фотодетектора. На основу тога, истраживачи су 2012. године применили овај LiDAR уређај за снимање на роботима, са дометом детекције преко 50 метара и резолуцијом повећаном на 256 × 128.
InGaAs лавински фотодетектор је врста фотодетектора са појачањем, као што је приказано на структурном дијаграму. Парови електрона и шупљина добијају довољну енергију под дејством електричног поља унутар региона удвостручавања и сударају се са атомима да би генерисали нове парове електрона и шупљина, формирајући ефекат лавине и удвостручујући неравнотежне носиоце наелектрисања у материјалу. Године 2013, истраживачи су користили MBE за узгој InGaAs и InAlAs легура са упареном решетком на InP подлогама, модулирајући енергију носилаца кроз промене у саставу легуре, дебљини епитаксијалног слоја и допирања, максимизирајући јонизацију електрошоком док минимизирајући јонизацију шупљина. Уз еквивалентно појачање излазног сигнала, APD показује низак шум и нижу тамну струју. Године 2016, истраживачи су конструисали експерименталну платформу за активно ласерско снимање од 1570 nm засновану на InGaAs лавинским фотодетекторима. Унутрашње коло...АПД фотодетекторпримају одјеке и директно емитују дигиталне сигнале, чинећи цео уређај компактним. Експериментални резултати су приказани на сликама (д) и (е). Слика (д) је физичка фотографија циља снимања, а слика (е) је тродимензионална слика удаљености. Јасно се види да површина прозора у зони Ц има одређену дубинску удаљеност од зона А и Б. Ова платформа постиже ширину импулса мању од 10 нс, подесиву енергију једног импулса (1-3) мЈ, угао видног поља од 2° за предајна и пријемна сочива, брзину понављања од 1 kHz и радни циклус детектора од приближно 60%. Захваљујући интерном појачању фотострује, брзом одзиву, компактној величини, издржљивости и ниској цени APD-а, APD фотодетектори могу постићи брзину детекције која је за ред величине већа од PIN фотодетектора. Стога, тренутно главни ласерски радар углавном користи лавинске фотодетекторе.
Време објаве: 11. фебруар 2026.