Fausaga o le masini e iloa ai ata o le InGaAs

Fausaga oMea e iloa ai ata o le InGaAs

Talu mai le vaitau o le 1980, ua suʻesuʻeina e saienitisi i totonu ma fafo le fausaga o masini e iloa ai ata o le InGaAs, lea e vaevaeina i ni ituaiga se tolu. O le InGaAs metal-Semiconductor-metal photodetector (MSM-PD), InGaAs PIN Photodetector (PIN-PD), ma le InGaAs Avalanche Photodetector (APD-PD). E iai ni eseesega taua i le faagasologa o le gaosiga ma le tau o masini e iloa ai ata o le InGaAs ma fausaga eseese, ma e iai foʻi ni eseesega tetele i le faatinoga o masini.

O le InGaAs u'amea-semiconductor-u'ameamasini e iloa ai ata, o loʻo faʻaalia i le Ata (a), o se fausaga faʻapitoa e faʻavae i luga o le Schottky junction. I le 1992, na faʻaaogaina ai e Shi ma isi le tekinolosi epitaxy o le low pressure metal-organic vapor phase (LP-MOVPE) e faʻatupu ai vaega epitaxy ma saunia ai le InGaAs MSM photodetector, lea e maualuga le tali atu o le 0.42 A/W i le wavelength o le 1.3 μm ma le pogisa e maualalo ifo i le 5.6 pA/ μm² i le 1.5 V. I le 1996, na faʻaaogaina ai e zhang ma isi le gas phase molecular beam epitaxy (GSMBE) e faʻatupu ai le vaega epitaxy o le InAlAs-InGaAs-InP. O le vaega o le InAlAs na faʻaalia ai uiga maualuga o le resistivity, ma o tulaga o le tuputupu aʻe na faʻaleleia atili e ala i le fuaina o le X-ray diffraction, ina ia mafai ai ona i totonu o le va o le 1 × 10⁻³ le lattice mismatch i le va o vaega o le InGaAs ma le InAlAs. O lenei mea e mafua ai ona fa'aleleia atili le fa'atinoga o le masini ma le tafe pogisa e i lalo ifo o le 0.75 pA/μm² i le 10 V ma le tali vave e o'o atu i le 16 ps i le 5 V. I le aotelega, o le MSM structure photodetector e faigofie ma faigofie ona fa'apipi'i, e fa'aalia ai le tafe pogisa maualalo (pA order), ae o le electrode u'amea o le a fa'aitiitia ai le vaega aoga o le mitiia o le malamalama o le masini, o lea e maualalo ai le tali nai lo isi fausaga.

O le InGaAs PIN photodetector e fa'aofiina ai se vaega intrinsic i le va o le vaega fa'afeso'ota'i ituaiga-P ma le vaega fa'afeso'ota'i ituaiga-N, e pei ona fa'aalia i le Ata (b), lea e fa'ateleina ai le lautele o le vaega o le fa'aitiitia, ma fa'asalalauina ai le tele o paga o le electron-hole ma fausia ai se photocurrent tele, o lea e sili ai ona lelei le fa'atinoina o le electron conduction. I le 2007, na fa'aogaina ai e A.Poloczek ma isi le MBE e fa'atupula'ia ai se vaega buffer maualalo-vevela e fa'aleleia atili ai le roughness o le fogaeleele ma fa'ato'ilalo ai le lattice mismatch i le va o le Si ma le InP. Na fa'aogaina le MOCVD e fa'apipi'i ai le fausaga o le InGaAs PIN i luga o le InP substrate, ma o le tali atu o le masini e tusa ma le 0.57A /W. I le 2011, na fa'aogaina ai e le Army Research Laboratory (ALR) ni PIN photodetectors e su'esu'e ai se liDAR imager mo le fa'atautaia, aloese mai fa'alavelave/feto'ai, ma le iloa/fa'ailoaina o sini pu'upu'u mo ta'avale laiti e leai ni tagata, e fa'apipi'i fa'atasi ma se microwave amplifier chip taugofie lea na fa'aleleia atili ai le signal-to-noise ratio o le InGaAs PIN photodetector. I luga o lenei faavae, i le 2012, na faʻaaogaina ai e le ALR lenei liDAR imager mo robots, faatasi ai ma se mamao e iloa ai e silia ma le 50 m ma se iugafono o le 256 × 128.

O le InGaAsmasini e iloa ai le solo o le avao se ituaiga o photodetector ma le gain, o lona fausaga o loʻo faʻaalia i le Ata (c). O le paga electron-hole e maua ai le malosi e lava i lalo o le gaioiga a le fanua eletise i totonu o le vaega faaluaina, ina ia fetoʻai ma le atomu, faʻatupuina ni paga electron-hole fou, fausia se aafiaga avalanche, ma faʻateleina avega e le paleni i totonu o le meafaitino. I le 2013, na faʻaaogaina ai e George M le MBE e faʻatupulaʻia ai le lattice matched InGaAs ma InAlAs alloys i luga o se InP substrate, faʻaaogaina suiga i le tuufaatasiga o le alloy, le mafiafia o le epitaxial layer, ma le doping i le modulated carrier energy e faʻateleina ai le electroshock ionization aʻo faʻaitiitia ai le hole ionization. I le tutusa o le output signal gain, o le APD e faʻaalia ai le maualalo o le pisa ma le maualalo o le pogisa. I le 2016, na fausia ai e Sun Jianfeng ma isi se seti o le 1570 nm laser active imaging experimental platform e faʻavae i luga o le InGaAs avalanche photodetector. O le matagaluega i totonu o leMea e iloa ai ata o le APDe maua ai ni leo ma tuʻu saʻo mai ai faʻailoilo numera, ma faʻapipiʻi ai le masini atoa. O faʻaiʻuga o suʻega o loʻo faʻaalia i le ATA (d) ma le (e). O le Ata (d) o se ata faaletino o le sini o le ata, ma o le Ata (e) o se ata mamao e tolu-vaega. E mafai ona iloa manino o le vaega o le faʻamalama o le vaega c e iai se mamao loloto faʻapitoa ma le vaega A ma le b. O le faʻavae e iloa ai le lautele o le pulse e itiiti ifo i le 10 ns, le malosi o le pulse e tasi (1 ~ 3) mJ e mafai ona fetuʻunaʻi, le tulimanu o le fanua o le tioata e maua ai le 2°, le tele o le toe fai o le 1 kHz, le fua faatatau o le tiute o le detector e tusa ma le 60%. Faʻafetai i le faʻaopoopoga o le photocurrent i totonu o le APD, le tali vave, le lapoʻa laʻititi, le tumau ma le tau maualalo, o le APD photodetectors e mafai ona sili atu le maualuga i le fua faatatau o le iloa nai lo le PIN photodetectors, o lea o le liDAR autu o loʻo iai nei e pulea tele e avalanche photodetectors.

I le aotelega, faatasi ai ma le vave o le atinaeina o tekinolosi sauniuniga o le InGaAs i totonu ma fafo atu o le atunuu, e mafai ona tatou faaaogaina ma le tomai le MBE, MOCVD, LPE ma isi tekinolosi e saunia ai le vaega epitaxial InGaAs e maualuga le tulaga i luga o le InP substrate. O loo faaalia e InGaAs photodetectors le maualalo o le tafe pogisa ma le maualuga o le tali vave, o le tafe pogisa maualalo e maualalo ifo i le 0.75 pA/μm², o le maualuga o le tali vave e oo atu i le 0.57 A/W, ma e vave ona tali vave (ps order). O le atinaeina o InGaAs photodetectors i le lumanai o le a taulai atu i vaega nei e lua: (1) O le vaega epitaxial InGaAs e totoina sa'o i luga o le Si substrate. I le taimi nei, o le tele o masini microelectronic i le maketi e faavae i le Si, ma o le atinaeina tuufaatasi o InGaAs ma Si o le aga masani lea. O le foia o faafitauli e pei o le le fetaui o le lattice ma le eseesega o le thermal expansion coefficient e taua tele mo le suesuega o InGaAs/Si; (2) Ua matua le tekinolosi o le 1550 nm wavelength, ma o le wavelength faalautele (2.0 ~ 2.5) μm o le itu lea o suesuega i le lumanai. Faatasi ai ma le faateleina o vaega o le In, o le le fetaui o le lattice i le va o le InP substrate ma le vaega epitaxial o le InGaAs o le a taitai atu ai i ni faaletonu matuia ma ni faaletonu, o lea e tatau ai ona faaleleia atili parakalafa o le faagasologa o le masini, faaitiitia faaletonu o le lattice, ma faaitiitia le tafe pogisa o le masini.