La strukturo deInGaAs-Fotodetektilo
Ekde la 1980-aj jaroj, esploristoj studis la strukturon de InGaAs-fotodetektiloj, kiuj povas esti resumitaj en tri ĉefajn tipojn: InGaAs-metalo, duonkonduktaĵo, metalofotodetektiloj(MSM-PD), InGaAsPIN-fotodetektiloj(PIN-PD), kaj InGaAslavangaj fotodetektiloj(APD-PD). Ekzistas signifaj diferencoj en la produktada procezo kaj kosto de InGaAs-fotodetektiloj kun malsamaj strukturoj, kaj ankaŭ ekzistas signifaj diferencoj en la aparata rendimento.
La skemo de la strukturo de InGaAs-metala duonkonduktaĵa metala fotodetektilo estas montrita en la figuro, kiu estas speciala strukturo bazita sur Schottky-krucvojo. En 1992, Shi kaj aliaj uzis malaltpreman metal-organikan vaporfazan epitaksion (LP-MOVPE) teknologion por kreskigi epitaksiajn tavolojn kaj prepari InGaAs MSM-fotodetektilojn. La aparato havas altan respondemon de 0.42 A/W je ondolongo de 1.3 μm kaj malluman kurenton malpli ol 5.6 pA/μm² je 1.5 V. En 1996, esploristoj uzis gasfazan molekulan faskan epitaksion (GSMBE) por kreskigi InAlAs/InGaAs/InP-epitaksajn tavolojn, kiuj montris altajn rezistecajn karakterizaĵojn. La kreskokondiĉoj estis optimumigitaj per rentgen-difraktaj mezuradoj, rezultante en krada misagordo inter InGaAs kaj InAlAs-tavoloj ene de la intervalo de 1 × 10⁻³. Rezulte, la rendimento de la aparato estis optimumigita, kun malhela kurento malpli ol 0.75 pA/μ m² je 10 V kaj rapida pasema respondo de 16 ps je 5 V. Ĝenerale, la MSM-struktura fotodetektilo havas simplan kaj facile integreblan strukturon, montrante pli malaltan malhelan kurenton (pA-nivelon), sed la metala elektrodo reduktas la efikan lum-absorban areon de la aparato, rezultante en pli malalta respondemo kompare kun aliaj strukturoj.
La InGaAs PIN-fotodetektilo havas internan tavolon enigitan inter la P-tipa kontaktotavolo kaj la N-tipa kontaktotavolo, kiel montrite en la figuro, kiu pliigas la larĝon de la malpleniga regiono, tiel radiante pli da elektronaj truoparoj kaj formante pli grandan fotofluon, tiel montrante bonegan elektronikan konduktivecon. En 2007, esploristoj uzis MBE por kreskigi malalttemperaturajn bufrotavolojn, plibonigante surfacan malglatecon kaj supervenkante kradan misagordon inter Si kaj InP. Ili integris InGaAs PIN-strukturojn sur InP-substratojn uzante MOCVD, kaj la respondemo de la aparato estis proksimume 0.57 A/W. En 2011, esploristoj uzis PIN-fotodetektilojn por evoluigi mallongdistancan LiDAR-bildigan aparaton por navigado, evitado de obstakloj/kolizioj, kaj detekto/rekono de malgrandaj senpilotaj surteraj veturiloj. La aparato estis integrita kun malaltkosta mikroonda amplifilo-ico, signife plibonigante la signalo-bruo-rilatumon de InGaAs PIN-fotodetektiloj. Surbaze de tio, en 2012, esploristoj aplikis ĉi tiun LiDAR-bildigan aparaton al robotoj, kun detektodistanco de pli ol 50 metroj kaj rezolucio pliigita ĝis 256 × 128.
InGaAs-lavanga fotodetektilo estas tipo de fotodetektilo kun gajno, kiel montrite en la strukturdiagramo. Elektronaj truaj paroj akiras sufiĉan energion sub la ago de la elektra kampo ene de la duobliga regiono, kaj kolizias kun atomoj por generi novajn elektronajn truajn parojn, formante lavangan efikon kaj duobligante la ne-ekvilibran ŝargoportantojn en la materialo. En 2013, esploristoj uzis MBE por kreskigi krad-kongruajn InGaAs- kaj InAlAs-alojojn sur InP-substratoj, modulante ŝargoportantan energion per ŝanĝoj en la aloja konsisto, epitaksa tavoldikeco kaj dopado, maksimumigante elektroŝokan jonigon kaj minimumigante trujonigon. Sub ekvivalenta elira signala gajno, APD montras malaltan bruon kaj pli malaltan malluman kurenton. En 2016, esploristoj konstruis 1570-nm laseran aktivan bildigan eksperimentan platformon bazitan sur InGaAs-lavangaj fotodetektiloj. La interna cirkvito de la...APD-fotodetektiloricevis eĥojn kaj rekte eligis ciferecajn signalojn, igante la tutan aparaton kompakta. La eksperimentaj rezultoj estas montritaj en Figuroj (d) kaj (e). Figuro (d) estas fizika foto de la bildiga celo, kaj Figuro (e) estas tridimensia distanca bildo. Oni povas klare vidi, ke la fenestra areo en Zono C havas certan profundan distancon de Zonoj A kaj B. Ĉi tiu platformo atingas pulslarĝon de malpli ol 10 ns, alĝustigeblan unuopan pulsan energion (1-3) mJ, vidkampan angulon de 2° por la sendaj kaj ricevaj lensoj, ripetfrekvencon de 1 kHz, kaj detektilan ŝarĝciklon de proksimume 60%. Danke al la interna fotokurenta gajno, rapida respondo, kompakta grandeco, daŭreco kaj malalta kosto de APD, APD-fotodetektiloj povas atingi detektofrekvencon, kiu estas unu grandordo pli alta ol PIN-fotodetektiloj. Tial, nuntempe la ĉefa lasera radaro ĉefe uzas lavangajn fotodetektilojn.
Afiŝtempo: 11-a de februaro 2026