1980-കൾ മുതൽ, സ്വദേശത്തും വിദേശത്തുമുള്ള ഗവേഷകർ InGaAs ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറുകളുടെ ഘടനയെക്കുറിച്ച് പഠിച്ചിട്ടുണ്ട്, ഇവയെ പ്രധാനമായും മൂന്ന് തരങ്ങളായി തിരിച്ചിരിക്കുന്നു. അവ InGaAs മെറ്റൽ-സെമികണ്ടക്ടർ-മെറ്റൽ ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർ (MSM-PD), InGaAs PIN ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർ (PIN-PD), InGaAs അവലാഞ്ച് ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർ (APD-PD) എന്നിവയാണ്. വ്യത്യസ്ത ഘടനകളുള്ള InGaAs ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറുകളുടെ നിർമ്മാണ പ്രക്രിയയിലും വിലയിലും കാര്യമായ വ്യത്യാസങ്ങളുണ്ട്, കൂടാതെ ഉപകരണ പ്രകടനത്തിലും വലിയ വ്യത്യാസങ്ങളുണ്ട്.
InGaAs ലോഹ-അർദ്ധചാലക-ലോഹംഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർചിത്രം (എ) യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, ഷോട്ട്കി ജംഗ്ഷനെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ഒരു പ്രത്യേക ഘടനയാണ്. 1992-ൽ, ഷി തുടങ്ങിയവർ എപ്പിറ്റാക്സി പാളികൾ വളർത്തുന്നതിനായി ലോ പ്രഷർ മെറ്റൽ-ഓർഗാനിക് വേപ്പർ ഫേസ് എപ്പിറ്റാക്സി സാങ്കേതികവിദ്യ (LP-MOVPE) ഉപയോഗിക്കുകയും 1.3 μm തരംഗദൈർഘ്യത്തിൽ 0.42 A/W ഉയർന്ന പ്രതികരണശേഷിയും 1.5 V-ൽ 5.6 pA/ μm²-ൽ താഴെയുള്ള ഡാർക്ക് കറന്റുമുള്ള InGaAs MSM ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർ തയ്യാറാക്കുകയും ചെയ്തു. 1996-ൽ, zhang തുടങ്ങിയവർ InAlAs-InGaAs-InP എപ്പിറ്റാക്സി പാളി വളർത്തുന്നതിനായി ഗ്യാസ് ഫേസ് മോളിക്യുലാർ ബീം എപ്പിറ്റാക്സി (GSMBE) ഉപയോഗിച്ചു. InAlAs പാളി ഉയർന്ന പ്രതിരോധശേഷി സവിശേഷതകൾ കാണിച്ചു, എക്സ്-റേ ഡിഫ്രാക്ഷൻ അളക്കൽ വഴി വളർച്ചാ സാഹചര്യങ്ങൾ ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്തു, അങ്ങനെ InGaAs-ഉം InAlAs പാളികളും തമ്മിലുള്ള ലാറ്റിസ് പൊരുത്തക്കേട് 1×10⁻³ പരിധിക്കുള്ളിലായിരുന്നു. ഇത് 10 V-ൽ 0.75 pA/μm²-ൽ താഴെയുള്ള ഇരുണ്ട വൈദ്യുതധാരയും 5 V-ൽ 16 ps വരെ വേഗത്തിലുള്ള ക്ഷണികമായ പ്രതികരണവും ഉപയോഗിച്ച് ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്ത ഉപകരണ പ്രകടനത്തിന് കാരണമാകുന്നു. മൊത്തത്തിൽ, MSM ഘടന ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർ ലളിതവും സംയോജിപ്പിക്കാൻ എളുപ്പവുമാണ്, കുറഞ്ഞ ഇരുണ്ട വൈദ്യുതധാര (pA ഓർഡർ) കാണിക്കുന്നു, പക്ഷേ ലോഹ ഇലക്ട്രോഡ് ഉപകരണത്തിന്റെ ഫലപ്രദമായ പ്രകാശ ആഗിരണം ഏരിയ കുറയ്ക്കും, അതിനാൽ പ്രതികരണം മറ്റ് ഘടനകളെ അപേക്ഷിച്ച് കുറവാണ്.
ചിത്രം (b)-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, InGaAs PIN ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർ, P-ടൈപ്പ് കോൺടാക്റ്റ് ലെയറിനും N-ടൈപ്പ് കോൺടാക്റ്റ് ലെയറിനുമിടയിൽ ഒരു ആന്തരിക പാളി ചേർക്കുന്നു, ഇത് ഡിപ്ലിഷൻ മേഖലയുടെ വീതി വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു, അങ്ങനെ കൂടുതൽ ഇലക്ട്രോൺ-ഹോൾ ജോഡികൾ വികിരണം ചെയ്യുകയും ഒരു വലിയ ഫോട്ടോകറന്റ് രൂപപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു, അതിനാൽ ഇതിന് മികച്ച ഇലക്ട്രോൺ കണ്ടക്ഷൻ പ്രകടനം ഉണ്ട്. 2007-ൽ, A.Poloczek തുടങ്ങിയവർ ഉപരിതല പരുക്കൻത മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനും Si-യും InP-യും തമ്മിലുള്ള ലാറ്റിസ് പൊരുത്തക്കേട് മറികടക്കുന്നതിനും ഒരു താഴ്ന്ന-താപനില ബഫർ പാളി വളർത്താൻ MBE ഉപയോഗിച്ചു. InP സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിൽ InGaAs PIN ഘടന സംയോജിപ്പിക്കാൻ MOCVD ഉപയോഗിച്ചു, ഉപകരണത്തിന്റെ പ്രതികരണശേഷി ഏകദേശം 0.57A /W ആയിരുന്നു. 2011-ൽ, ആർമി റിസർച്ച് ലബോറട്ടറി (ALR) ചെറിയ ആളില്ലാ ഗ്രൗണ്ട് വാഹനങ്ങൾക്കുള്ള നാവിഗേഷൻ, തടസ്സം/കൂട്ടിയിടി ഒഴിവാക്കൽ, ഹ്രസ്വ-ദൂര ലക്ഷ്യ കണ്ടെത്തൽ/തിരിച്ചറിയൽ എന്നിവയ്‌ക്കായി ഒരു liDAR ഇമേജർ പഠിക്കാൻ PIN ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറുകൾ ഉപയോഗിച്ചു, ഇത് InGaAs PIN ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറിന്റെ സിഗ്നൽ-ടു-നോയ്‌സ് അനുപാതം ഗണ്യമായി മെച്ചപ്പെടുത്തിയ കുറഞ്ഞ വിലയുള്ള മൈക്രോവേവ് ആംപ്ലിഫയർ ചിപ്പുമായി സംയോജിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു. ഇതിന്റെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ, 2012-ൽ, 50 മീറ്ററിൽ കൂടുതൽ കണ്ടെത്തൽ ശ്രേണിയും 256 × 128 റെസല്യൂഷനുമുള്ള ഈ liDAR ഇമേജർ റോബോട്ടുകൾക്കായി ALR ഉപയോഗിച്ചു.
ഇൻഗഎകൾഹിമപാത ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർഗെയിൻ ഉള്ള ഒരു തരം ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറാണ്, ഇതിന്റെ ഘടന ചിത്രം (സി) ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. ഇരട്ടിപ്പിക്കുന്ന മേഖലയ്ക്കുള്ളിലെ വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തിന്റെ പ്രവർത്തനത്തിൽ ഇലക്ട്രോൺ-ഹോൾ ജോഡിക്ക് ആവശ്യമായ ഊർജ്ജം ലഭിക്കുന്നു, അങ്ങനെ ആറ്റവുമായി കൂട്ടിയിടിക്കാനും, പുതിയ ഇലക്ട്രോൺ-ഹോൾ ജോഡികൾ സൃഷ്ടിക്കാനും, ഒരു അവലാഞ്ച് പ്രഭാവം സൃഷ്ടിക്കാനും, മെറ്റീരിയലിലെ നോൺ-ഇക്വിലിബ്രിയം കാരിയറുകൾ വർദ്ധിപ്പിക്കാനും കഴിയും. 2013-ൽ, ജോർജ്ജ് എം ഒരു InP സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിൽ ലാറ്റിസ് പൊരുത്തപ്പെടുന്ന InGaAs, InAlAs അലോയ്കൾ വളർത്താൻ MBE ഉപയോഗിച്ചു, അലോയ് കോമ്പോസിഷനിലെ മാറ്റങ്ങൾ, എപ്പിറ്റാക്സിയൽ ലെയർ കനം, മോഡുലേറ്റഡ് കാരിയർ എനർജിയിലേക്ക് ഡോപ്പിംഗ് എന്നിവ ഉപയോഗിച്ച് ഇലക്ട്രോഷോക്ക് അയോണൈസേഷൻ പരമാവധിയാക്കുകയും ഹോൾ അയോണൈസേഷൻ കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്തു. തുല്യമായ ഔട്ട്പുട്ട് സിഗ്നൽ ഗെയിൻ ഉപയോഗിച്ച്, APD കുറഞ്ഞ ശബ്ദവും കുറഞ്ഞ ഡാർക്ക് കറന്റും കാണിക്കുന്നു. 2016-ൽ, സൺ ജിയാൻഫെങ് തുടങ്ങിയവർ InGaAs അവലാഞ്ച് ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കി 1570 nm ലേസർ ആക്റ്റീവ് ഇമേജിംഗ് പരീക്ഷണാത്മക പ്ലാറ്റ്‌ഫോമിന്റെ ഒരു സെറ്റ് നിർമ്മിച്ചു. ആന്തരിക സർക്യൂട്ട്APD ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർപ്രതിധ്വനികൾ സ്വീകരിച്ച് ഡിജിറ്റൽ സിഗ്നലുകൾ നേരിട്ട് ഔട്ട്പുട്ട് ചെയ്തു, ഇത് മുഴുവൻ ഉപകരണത്തെയും ഒതുക്കമുള്ളതാക്കുന്നു. പരീക്ഷണ ഫലങ്ങൾ ചിത്രം (d) ലും (e) ലും കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. ചിത്രം (d) ഇമേജിംഗ് ടാർഗെറ്റിന്റെ ഒരു ഭൗതിക ഫോട്ടോയാണ്, ചിത്രം (e) ഒരു ത്രിമാന ദൂര ചിത്രമാണ്. ഏരിയ c യുടെ വിൻഡോ ഏരിയയ്ക്ക് A യും b യും ഏരിയകളുള്ള ഒരു നിശ്ചിത ആഴത്തിലുള്ള ദൂരം ഉണ്ടെന്ന് വ്യക്തമായി കാണാൻ കഴിയും. പ്ലാറ്റ്‌ഫോം പൾസ് വീതി 10 ns-ൽ താഴെ, സിംഗിൾ പൾസ് എനർജി (1 ~ 3) mJ ക്രമീകരിക്കാവുന്നത്, റിസീവിംഗ് ലെൻസ് ഫീൽഡ് 2° ആംഗിൾ, 1 kHz ന്റെ ആവർത്തന ആവൃത്തി, ഏകദേശം 60% ഡിറ്റക്ടർ ഡ്യൂട്ടി അനുപാതം എന്നിവ തിരിച്ചറിയുന്നു. APD യുടെ ആന്തരിക ഫോട്ടോകറന്റ് ഗെയിൻ, വേഗത്തിലുള്ള പ്രതികരണം, ഒതുക്കമുള്ള വലുപ്പം, ഈട്, കുറഞ്ഞ ചെലവ് എന്നിവയ്ക്ക് നന്ദി, APD ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറുകൾ PIN ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറുകളേക്കാൾ കണ്ടെത്തൽ നിരക്കിൽ ഉയർന്ന അളവിലുള്ള ഒരു ക്രമമാകാം, അതിനാൽ നിലവിലെ മുഖ്യധാരാ liDAR പ്രധാനമായും അവലാഞ്ച് ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറുകളാൽ ആധിപത്യം പുലർത്തുന്നു.
മൊത്തത്തിൽ, സ്വദേശത്തും വിദേശത്തും InGaAs തയ്യാറെടുപ്പ് സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ ദ്രുതഗതിയിലുള്ള വികസനത്തോടെ, InP സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിൽ വലിയ പ്രദേശത്തെ ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള InGaAs എപ്പിറ്റാക്സിയൽ പാളി തയ്യാറാക്കാൻ നമുക്ക് MBE, MOCVD, LPE, മറ്റ് സാങ്കേതികവിദ്യകൾ എന്നിവ സമർത്ഥമായി ഉപയോഗിക്കാൻ കഴിയും. InGaAs ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറുകൾ കുറഞ്ഞ ഡാർക്ക് കറന്റും ഉയർന്ന പ്രതികരണശേഷിയും പ്രകടിപ്പിക്കുന്നു, ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ ഡാർക്ക് കറന്റ് 0.75 pA/μm² നേക്കാൾ കുറവാണ്, പരമാവധി പ്രതികരണശേഷി 0.57 A/W വരെയാണ്, കൂടാതെ വേഗതയേറിയ ക്ഷണിക പ്രതികരണവുമുണ്ട് (ps ഓർഡർ). InGaAs ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറുകളുടെ ഭാവി വികസനം ഇനിപ്പറയുന്ന രണ്ട് വശങ്ങളിൽ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കും: (1) InGaAs എപ്പിറ്റാക്സിയൽ പാളി നേരിട്ട് Si സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിൽ വളർത്തുന്നു. നിലവിൽ, വിപണിയിലെ മിക്ക മൈക്രോഇലക്‌ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളും Si അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ്, തുടർന്ന് InGaAs, Si അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതിന്റെ സംയോജിത വികസനമാണ് പൊതു പ്രവണത. ലാറ്റിസ് പൊരുത്തക്കേട്, താപ വികാസ ഗുണക വ്യത്യാസം തുടങ്ങിയ പ്രശ്നങ്ങൾ പരിഹരിക്കുന്നത് InGaAs/Si യുടെ പഠനത്തിന് നിർണായകമാണ്; (2) 1550 nm തരംഗദൈർഘ്യ സാങ്കേതികവിദ്യ പക്വത പ്രാപിച്ചു, വിപുലീകൃത തരംഗദൈർഘ്യം (2.0 ~ 2.5) μm ആണ് ഭാവി ഗവേഷണ ദിശ. In ഘടകങ്ങളുടെ വർദ്ധനവോടെ, InP സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റും InGaAs എപ്പിറ്റാക്സിയൽ പാളിയും തമ്മിലുള്ള ലാറ്റിസ് പൊരുത്തക്കേട് കൂടുതൽ ഗുരുതരമായ സ്ഥാനഭ്രംശത്തിനും വൈകല്യങ്ങൾക്കും കാരണമാകും, അതിനാൽ ഉപകരണ പ്രോസസ്സ് പാരാമീറ്ററുകൾ ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുകയും ലാറ്റിസ് വൈകല്യങ്ങൾ കുറയ്ക്കുകയും ഉപകരണ ഡാർക്ക് കറന്റ് കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്.
പോസ്റ്റ് സമയം: മെയ്-06-2024