இங்காஸ் ஃபோட்டோடெக்டரின் அமைப்பு

கட்டமைப்புIngaas fotodetector

1980 களில் இருந்து, உள்நாட்டிலும் வெளிநாட்டிலும் ஆராய்ச்சியாளர்கள் இங்காஸ் ஃபோட்டோடெக்டர்களின் கட்டமைப்பைப் படித்துள்ளனர், அவை முக்கியமாக மூன்று வகைகளாக பிரிக்கப்பட்டுள்ளன. அவை இங்காஸ் மெட்டல்-செமிகண்டக்டர்-மெட்டல் ஃபோட்டோடெக்டர் (எம்எஸ்எம்-பி.டி), இங்காஸ் முள் ஃபோட்டோடெக்டர் (பின்-பி.டி) மற்றும் இங்காஸ் அவலாஞ்ச் ஃபோட்டோடெக்டர் (ஏபிடி-பி.டி). வெவ்வேறு கட்டமைப்புகளைக் கொண்ட INGAAS ஒளிமின்னழுத்திகளின் புனையல் செயல்முறை மற்றும் செலவில் குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடுகள் உள்ளன, மேலும் சாதன செயல்திறனிலும் பெரும் வேறுபாடுகள் உள்ளன.

INGAAS உலோக-சிலை-மெட்டல்ஃபோட்டோடெக்டர், படம் (அ) இல் காட்டப்பட்டுள்ளது, ஷாட்கி சந்திப்பை அடிப்படையாகக் கொண்ட ஒரு சிறப்பு கட்டமைப்பாகும். 1992 இல், ஷி மற்றும் பலர். எபிடாக்ஸி அடுக்குகளை வளர்ப்பதற்கு குறைந்த அழுத்த உலோக-ஆர்கானிக் நீராவி கட்ட எபிடாக்ஸி தொழில்நுட்பம் (எல்பி-மோவிபிஇ) பயன்படுத்தப்பட்டது மற்றும் தயாரிக்கப்பட்ட இங்காஸ் எம்எஸ்எம் ஃபோட்டோடெக்டர், இது 1.3 μm அலைநீளத்தில் 0.42 ஏ/ டபிள்யூ அதிக பதிலளிப்பதைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் 1996, Zhang இல் 1.5 V. இல் 5.6 Pa/ μm² ஐ விட இருண்ட மின்னோட்டம் குறைவாக உள்ளது. இனலாஸ்-இங்காஸ்-இன்-இன்-இன் எபிடாக்ஸி அடுக்கை வளர்க்க வாயு கட்ட மூலக்கூறு பீம் எபிடாக்ஸி (ஜி.எஸ்.எம்.பி.இ) பயன்படுத்தப்பட்டது. இனாலாஸ் அடுக்கு அதிக எதிர்ப்பின் பண்புகளைக் காட்டியது, மேலும் வளர்ச்சி நிலைமைகள் எக்ஸ்-ரே வேறுபாடு அளவீட்டால் உகந்ததாக இருந்தன, இதனால் இங்காக்கள் மற்றும் இனாலாஸ் அடுக்குகளுக்கு இடையில் லட்டு பொருந்தாதது 1 × 10⁻³ வரம்பிற்குள் இருந்தது. இது 10 V இல் 0.75 Pa/μm² க்கும் குறைவான இருண்ட மின்னோட்டமும், 5 V இல் 16 PS வரை வேகமான நிலையற்ற பதிலையும் கொண்ட உகந்த சாதன செயல்திறனை விளைவிக்கிறது.

படம் (பி) இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, பி-வகை தொடர்பு அடுக்கு மற்றும் என்-வகை தொடர்பு அடுக்குக்கு இடையில் ஒரு உள்ளார்ந்த அடுக்கை இங்காஸ் முள் ஃபோட்டோடெக்டர் செருகுகிறது, இது குறைப்பு பகுதியின் அகலத்தை அதிகரிக்கிறது, இதனால் அதிக எலக்ட்ரான்-துளை ஜோடிகளை கதிர்வீச்சு செய்து பெரிய ஒளிச்சேர்க்கை உருவாகிறது, எனவே இது சிறந்த எலக்ட்ரான் கடத்தல் செயல்திறனைக் கொண்டுள்ளது. 2007 இல், ஏ.போலோக்ஸெக் மற்றும் பலர். மேற்பரப்பு கடினத்தன்மையை மேம்படுத்தவும், Si மற்றும் INP க்கு இடையிலான லட்டு பொருந்தாத தன்மையை சமாளிக்கவும் குறைந்த வெப்பநிலை இடையக அடுக்கை வளர்க்க MBE பயன்படுத்தப்பட்டது. INP அடி மூலக்கூறில் INGAAS முள் கட்டமைப்பை ஒருங்கிணைக்க MOCVD பயன்படுத்தப்பட்டது, மேலும் சாதனத்தின் பதிலளிப்பு சுமார் 0.57a /w ஆகும். 2011 ஆம் ஆண்டில், இராணுவ ஆராய்ச்சி ஆய்வகம் (ஏ.எல்.ஆர்) முள் ஃபோட்டோடெக்டர்களைப் பயன்படுத்தி வழிசெலுத்தல், தடையாக/மோதல் தவிர்ப்பு மற்றும் சிறிய ஆளில்லா தரை வாகனங்களுக்கான குறுகிய தூர இலக்கு கண்டறிதல்/அடையாளம் காணல், குறைந்த கட்டண மைக்ரோவேவ் பெருக்கி சிப்புடன் ஒருங்கிணைக்கப்பட்டுள்ளது, இது இங்காஏக்களின் சிக்னல்-டு--நோயிஸ் விகிதத்தை கணிசமாக மேம்படுத்தியது. இந்த அடிப்படையில், 2012 ஆம் ஆண்டில், ஏ.எல்.ஆர் இந்த லிடார் இமேஜரை ரோபோக்களுக்குப் பயன்படுத்தியது, 50 மீட்டருக்கும் அதிகமான கண்டறிதல் வரம்பு மற்றும் 256 × 128 தீர்மானம்.

இங்காஸ்பனிச்சரிவு ஃபோட்டோடெக்டர்ஆதாயத்துடன் ஒரு வகையான ஃபோட்டோடெக்டர் ஆகும், இதன் அமைப்பு படம் (சி) இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. எலக்ட்ரான்-துளை ஜோடி இரட்டிப்பாக்கும் பகுதிக்குள் மின்சார புலத்தின் செயல்பாட்டின் கீழ் போதுமான ஆற்றலைப் பெறுகிறது, இதனால் அணுவுடன் மோதுகிறது, புதிய எலக்ட்ரான்-துளை ஜோடிகளை உருவாக்குகிறது, பனிச்சரிவு விளைவை உருவாக்குகிறது, மேலும் சமநிலையற்ற கேரியர்களை பொருளில் பெருக்கவும். 2013 ஆம் ஆண்டில், ஜார்ஜ் எம் ஒரு ஐ.என்.பி அடி மூலக்கூறில் லட்டு பொருந்திய இங்காக்கள் மற்றும் இனாலாஸ் உலோகக் கலவைகளை வளர்க்க MBE ஐப் பயன்படுத்தினார், அலாய் கலவை, எபிடாக்சியல் லேயர் தடிமன் மற்றும் பண்பேற்றப்பட்ட கேரியர் ஆற்றலுக்கு ஊக்கமருந்து ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்தி எலக்ட்ரோஷாக் அயனியாக்கத்தை அதிகரிக்கும்போது துளை அயனியாக்கத்தைக் குறைக்கும். சமமான வெளியீட்டு சமிக்ஞை ஆதாயத்தில், ஏபிடி குறைந்த சத்தம் மற்றும் குறைந்த இருண்ட மின்னோட்டத்தைக் காட்டுகிறது. 2016 ஆம் ஆண்டில், சன் ஜியான்ஃபெங் மற்றும் பலர். இங்காஸ் அவலாஞ்ச் ஃபோட்டோடெக்டரை அடிப்படையாகக் கொண்ட 1570 என்எம் லேசர் ஆக்டிவ் இமேஜிங் சோதனை தளத்தின் தொகுப்பை உருவாக்கியது. உள் சுற்றுAPD ஃபோட்டோடெக்டர்பெறப்பட்ட எதிரொலிகள் மற்றும் நேரடியாக டிஜிட்டல் சிக்னல்களை வெளியிடும், இது முழு சாதனத்தையும் கச்சிதமாக ஆக்குகிறது. சோதனை முடிவுகள் FIG இல் காட்டப்பட்டுள்ளன. (ஈ) மற்றும் (இ). படம் (ஈ) என்பது இமேஜிங் இலக்கின் இயற்பியல் புகைப்படம், மற்றும் படம் (இ) என்பது முப்பரிமாண தூரப் படமாகும். ஏரியா சி இன் சாளரப் பகுதி ஏ மற்றும் பி பரப்பளவில் ஒரு குறிப்பிட்ட ஆழ தூரத்தைக் கொண்டுள்ளது என்பதை தெளிவாகக் காணலாம். 10 ns க்கும் குறைவான துடிப்பு அகலம், ஒற்றை துடிப்பு ஆற்றல் (1 ~ 3) எம்.ஜே. APD இன் உள் ஒளிச்சேர்க்கை ஆதாயம், வேகமான பதில், சிறிய அளவு, ஆயுள் மற்றும் குறைந்த செலவு ஆகியவற்றிற்கு நன்றி, APD ஃபோட்டோடெக்டர்கள் முள் ஒளிச்சேர்க்கையாளர்களைக் காட்டிலும் கண்டறிதல் விகிதத்தில் அதிக அளவிலான வரிசையாக இருக்கலாம், எனவே தற்போதைய பிரதான நீரோட்ட லிடார் முக்கியமாக பனிச்சரிவு ஒளிமின்னழுத்திகளால் ஆதிக்கம் செலுத்துகிறது.

ஒட்டுமொத்தமாக, உள்நாட்டிலும் வெளிநாட்டிலும் INGAAS தயாரிப்பு தொழில்நுட்பத்தின் விரைவான வளர்ச்சியுடன், INP அடி மூலக்கூறில் பெரிய-பகுதி உயர்தர INGAAS எபிடாக்சியல் லேயரைத் தயாரிக்க MBE, MOCVD, LPE மற்றும் பிற தொழில்நுட்பங்களை திறமையாகப் பயன்படுத்தலாம். இங்காஸ் ஃபோட்டோடெக்டர்கள் குறைந்த இருண்ட மின்னோட்டத்தையும் அதிக மறுமொழியையும் வெளிப்படுத்துகின்றன, மிகக் குறைந்த இருண்ட மின்னோட்டம் 0.75 Pa/μm² ஐ விடக் குறைவாக உள்ளது, அதிகபட்ச மறுமொழி 0.57 A/W வரை உள்ளது, மேலும் விரைவான நிலையற்ற பதிலைக் கொண்டுள்ளது (PS வரிசை). INGAAS ஒளிமின்னழுத்திகளின் எதிர்கால வளர்ச்சி பின்வரும் இரண்டு அம்சங்களில் கவனம் செலுத்தும்: (1) SI அடி மூலக்கூறில் நேரடியாக இங்காஸ் எபிடாக்சியல் அடுக்கு வளர்க்கப்படுகிறது. தற்போது, ​​சந்தையில் உள்ள பெரும்பாலான மைக்ரோ எலக்ட்ரானிக் சாதனங்கள் எஸ்ஐ அடிப்படையிலானவை, மேலும் அடுத்தடுத்த இங்காக்கள் மற்றும் எஸ்ஐ அடிப்படையிலான ஒருங்கிணைந்த வளர்ச்சி பொதுவான போக்கு. இங்காஸ்/எஸ்ஐ ஆய்வுக்கு லட்டு பொருந்தாத தன்மை மற்றும் வெப்ப விரிவாக்க குணக வேறுபாடு போன்ற சிக்கல்களைத் தீர்ப்பது முக்கியமானது; . கூறுகளின் அதிகரிப்புடன், INP அடி மூலக்கூறு மற்றும் INGAAS எபிடாக்சியல் லேயருக்கு இடையிலான லட்டு பொருந்தாதது மிகவும் கடுமையான இடப்பெயர்வு மற்றும் குறைபாடுகளுக்கு வழிவகுக்கும், எனவே சாதன செயல்முறை அளவுருக்களை மேம்படுத்தவும், லட்டு குறைபாடுகளைக் குறைப்பது மற்றும் சாதனத்தின் இருண்ட மின்னோட்டத்தைக் குறைப்பது அவசியம்.