၏ဖွဲ့စည်းပုံInGaAs ဓာတ်ပုံထောက်လှမ်းကိရိယာ
၁၉၈၀ ပြည့်လွန်နှစ်များကတည်းက သုတေသီများသည် InGaAs ဖိုတိုထောက်လှမ်းကိရိယာများ၏ဖွဲ့စည်းပုံကို လေ့လာခဲ့ကြပြီး ၎င်းတို့ကို အဓိကအမျိုးအစားသုံးမျိုးအဖြစ် အကျဉ်းချုပ်နိုင်သည်- InGaAs သတ္တု၊ တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်း၊ သတ္တုဓာတ်ပုံထောက်လှမ်းကိရိယာများ(MSM-PD)၊ InGaAsPIN ဓာတ်ပုံရှာဖွေကိရိယာများ(PIN-PD) နှင့် InGaAsနှင်းလျှောစီး ဓာတ်ပုံထောက်လှမ်းကိရိယာများ(APD-PD)။ ဖွဲ့စည်းပုံကွဲပြားသော InGaAs photodetector များ၏ ထုတ်လုပ်မှုလုပ်ငန်းစဉ်နှင့် ကုန်ကျစရိတ်တွင် သိသာထင်ရှားသော ကွာခြားချက်များရှိပြီး စက်ပစ္စည်းစွမ်းဆောင်ရည်တွင်လည်း သိသာထင်ရှားသော ကွာခြားချက်များရှိပါသည်။
InGaAs သတ္တု semiconductor သတ္တု photodetector ဖွဲ့စည်းပုံ၏ schematic diagram ကို Schottky junction ကိုအခြေခံသည့် အထူးဖွဲ့စည်းပုံဖြစ်သည့် ပုံတွင်ပြထားသည်။ ၁၉၉၂ ခုနှစ်တွင် Shi နှင့်အဖွဲ့သည် epitaxial အလွှာများကြီးထွားစေရန်နှင့် InGaAs MSM photodetector များကိုပြင်ဆင်ရန် low-pressure metal organic vapor phase epitaxy (LP-MOVPE) နည်းပညာကို အသုံးပြုခဲ့သည်။ ဤကိရိယာသည် 1.3 μ m wavelength တွင် 0.42 A/W ၏ မြင့်မားသော responsivity နှင့် 1.5 V တွင် 5.6 pA/μ m ² အောက် dark current ရှိသည်။ ၁၉၉၆ ခုနှစ်တွင် သုတေသီများသည် မြင့်မားသော resistivity လက္ခဏာများပြသသည့် InAlAs InGaAs InP epitaxial အလွှာများကိုကြီးထွားစေရန် gas-phase molecular beam epitaxy (GSMBE) ကို အသုံးပြုခဲ့သည်။ ကြီးထွားမှုအခြေအနေများကို X-ray diffraction တိုင်းတာမှုများမှတစ်ဆင့် အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ခဲ့ပြီး 1 × 10 ⁻ ³ အတိုင်းအတာအတွင်းရှိ InGaAs နှင့် InAlAs အလွှာများအကြား lattice mismatch ကိုဖြစ်ပေါ်စေခဲ့သည်။ ရလဒ်အနေဖြင့်၊ 10 V တွင် 0.75 pA/μ m ² အောက် မှောင်သောလျှပ်စီးကြောင်းနှင့် 5 V တွင် 16 ps ၏ မြန်ဆန်သော ယာယီတုံ့ပြန်မှုဖြင့် စက်ပစ္စည်းစွမ်းဆောင်ရည်ကို အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင် ပြုလုပ်ခဲ့သည်။ အလုံးစုံပြောရလျှင် MSM ဖွဲ့စည်းပုံ ဓာတ်ပုံရှာဖွေကိရိယာသည် ရိုးရှင်းပြီး ပေါင်းစပ်ရလွယ်ကူသောဖွဲ့စည်းပုံရှိပြီး မှောင်သောလျှပ်စီးကြောင်း (pA အဆင့်) နိမ့်ကျသော်လည်း၊ သတ္တုလျှပ်ကူးပစ္စည်းသည် စက်ပစ္စည်း၏ ထိရောက်သောအလင်းစုပ်ယူမှုဧရိယာကို လျော့ကျစေပြီး အခြားဖွဲ့စည်းပုံများနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက တုံ့ပြန်မှုနည်းပါးစေသည်။
ပုံတွင်ပြထားသည့်အတိုင်း InGaAs PIN photodetector တွင် P-type contact layer နှင့် N-type contact layer အကြားတွင် ထည့်သွင်းထားသော intrinsic layer တစ်ခုရှိပြီး ၎င်းသည် depletion region ၏ အကျယ်ကို တိုးစေပြီး electron hole pair များကို ပိုမိုထုတ်လွှတ်ကာ photocurrent ပိုကြီးသော photocurrent ကို ဖွဲ့စည်းပေးသောကြောင့် electronic conductivity အလွန်ကောင်းမွန်ပါသည်။ ၂၀၀၇ ခုနှစ်တွင် သုတေသီများသည် MBE ကို အသုံးပြု၍ အပူချိန်နိမ့် buffer layer များကို ကြီးထွားစေပြီး မျက်နှာပြင် roughness ကို တိုးတက်ကောင်းမွန်စေပြီး Si နှင့် InP အကြား lattice mismatch ကို ကျော်လွှားခဲ့သည်။ ၎င်းတို့သည် MOCVD ကို အသုံးပြု၍ InP substrates ပေါ်တွင် InGaAs PIN structure များကို ပေါင်းစပ်ခဲ့ပြီး device ၏ responsivity မှာ 0.57 A/W ခန့်ရှိသည်။ ၂၀၁၁ ခုနှစ်တွင် သုတေသီများသည် လမ်းကြောင်းပြခြင်း၊ အတားအဆီး/တိုက်မိခြင်းမှ ရှောင်ရှားခြင်းနှင့် လူမဲ့မြေပြင်ယာဉ်ငယ်များ၏ ပစ်မှတ်ရှာဖွေခြင်း/မှတ်မိခြင်းအတွက် short-range LiDAR imaging device တစ်ခုကို တီထွင်ရန် PIN photodetector များကို အသုံးပြုခဲ့သည်။ device ကို ကုန်ကျစရိတ်နည်းသော microwave amplifier chip နှင့် ပေါင်းစပ်ထားပြီး InGaAs PIN photodetector များ၏ signal-to-noise ratio ကို သိသိသာသာ တိုးတက်ကောင်းမွန်စေခဲ့သည်။ ဤအခြေခံဖြင့် ၂၀၁၂ ခုနှစ်တွင် သုတေသီများသည် ဤ LiDAR ပုံရိပ်ဖော်ကိရိယာကို ရိုဘော့များတွင် အသုံးပြုခဲ့ပြီး မီတာ ၅၀ ကျော် ထောက်လှမ်းနိုင်သည့်အကွာအဝေးနှင့် ရုပ်ထွက်အရည်အသွေးကို ၂၅၆ × ၁၂၈ အထိ တိုးမြှင့်ခဲ့သည်။
InGaAs avalanche photodetector သည် structure diagram တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း gain ပါသည့် photodetector အမျိုးအစားတစ်ခုဖြစ်သည်။ အီလက်ထရွန်အပေါက်အတွဲများသည် နှစ်ဆတိုးလာသောဒေသအတွင်းရှိ လျှပ်စစ်စက်ကွင်း၏လုပ်ဆောင်ချက်အောက်တွင် လုံလောက်သောစွမ်းအင်ကိုရရှိပြီး အက်တမ်များနှင့်တိုက်မိကာ အီလက်ထရွန်အပေါက်အတွဲအသစ်များကိုထုတ်လုပ်ပေးပြီး avalanche effect ကိုဖြစ်ပေါ်စေပြီး ပစ္စည်းတွင် မညီမျှသောအားသွင်းသယ်ဆောင်သူများကို နှစ်ဆတိုးစေသည်။ ၂၀၁၃ ခုနှစ်တွင် သုတေသီများသည် MBE ကိုအသုံးပြု၍ InP substrates ပေါ်တွင် lattice matched InGaAs နှင့် InAlAs alloys များကို စိုက်ပျိုးခဲ့ပြီး alloy ဖွဲ့စည်းမှု၊ epitaxial layer thickness နှင့် doping တို့တွင်ပြောင်းလဲမှုများမှတစ်ဆင့် carrier energy ကို modulate လုပ်ကာ hole ionization ကိုအနည်းဆုံးဖြစ်စေပြီး electroshock ionization ကိုအမြင့်ဆုံးဖြစ်စေသည်။ equivalent output signal gain အောက်တွင် APD သည် ဆူညံသံနည်းပြီး dark current နိမ့်ကျသည်။ ၂၀၁၆ ခုနှစ်တွင် သုတေသီများသည် InGaAs avalanche photodetectors များအပေါ်အခြေခံ၍ 1570 nm laser active imaging experimental platform တစ်ခုကိုတည်ဆောက်ခဲ့သည်။ အတွင်းပိုင်း circuit သည်APD အလင်းရှာဖွေကိရိယာပဲ့တင်သံများကို လက်ခံရရှိပြီး ဒစ်ဂျစ်တယ်အချက်ပြမှုများကို တိုက်ရိုက်ထုတ်ပေးသောကြောင့် စက်ပစ္စည်းတစ်ခုလုံးကို ကျစ်လျစ်စေသည်။ စမ်းသပ်မှုရလဒ်များကို ပုံများ (ဃ) နှင့် (င) တွင် ပြသထားသည်။ ပုံ (ဃ) သည် ပုံရိပ်ဖော်ပစ်မှတ်၏ ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာဓာတ်ပုံဖြစ်ပြီး ပုံ (င) သည် သုံးဖက်မြင်အကွာအဝေးပုံရိပ်ဖြစ်သည်။ Zone C ရှိ ပြတင်းပေါက်ဧရိယာသည် Zones A နှင့် B မှ အနက်အကွာအဝေးတစ်ခုရှိကြောင်း ရှင်းရှင်းလင်းလင်းမြင်နိုင်သည်။ ဤပလက်ဖောင်းသည် 10 ns အောက်ရှိ pulse width၊ ချိန်ညှိနိုင်သော single pulse energy (1-3) mJ၊ ထုတ်လွှင့်ခြင်းနှင့် လက်ခံခြင်းမှန်ဘီလူးများအတွက် 2° ၏ field of view angle၊ 1 kHz ၏ repetition rate နှင့် detector duty cycle တို့ကို ရရှိသည်။ internal photocurrent gain၊ မြန်ဆန်သောတုံ့ပြန်မှု၊ ကျစ်လျစ်သောအရွယ်အစား၊ တာရှည်ခံမှုနှင့် APD ၏ ကုန်ကျစရိတ်နည်းပါးခြင်းတို့ကြောင့် APD photodetector များသည် PIN photodetector များထက် အဆင့်တစ်ခုမြင့်သော detection rate ကို ရရှိနိုင်သည်။ ထို့ကြောင့် လက်ရှိတွင် mainstream laser radar သည် avalanche photodetector များကို အဓိကအသုံးပြုသည်။
ပို့စ်တင်ချိန်: ၂၀၂၆ ခုနှစ်၊ ဖေဖော်ဝါရီလ ၁၁ ရက်