1980年代以来、国内外の研究者は、主に3つのタイプに分かれているINGAASフォトセクターの構造を研究してきました。それらは、INGAAS METAL-SEMICONDUCTOR-METAL PHOTODETECTOR（MSM-PD）、INGAAS PIN Phototector（PIN-PD）、およびINGAAS Avalanche Phototector（APD-PD）です。さまざまな構造を持つINGAASフォトセクターの製造プロセスとコストに大きな違いがあり、デバイスのパフォーマンスにも大きな違いがあります。
INGAAS METAL-SEMICONDUCTOR-METAL光検出器、図（a）に示すものは、Schottkyジャンクションに基づいた特別な構造です。 1992年、Shi et al。低圧金属 - 有機蒸気相エピタキシー技術（LP-Movpe）を使用してエピタキシー層を増殖させ、INGAAS MSMフォトセクターを調製しました。ガン相分子ビームエピタキシー（GSMBE）を使用して、イナラス - インチアス-inpエピタキシー層を成長させました。 INALAS層は高い抵抗率特性を示し、成長条件はX線回折測定によって最適化されたため、INGAASとINALAS層の間の格子の不一致は1×10〜の範囲内でした。これにより、ダーク電流が10 Vで0.75 PA/μm²未満で最適化されたデバイスパフォーマンスが得られ、5 Vで16 PSまでの高速過渡応答があります。MSM構造の光検出器は単純で統合しやすく、低電流（PA順序）を示しますが、金属電極はデバイスの有効な光吸収領域を減らします。
INGAAS PIN Photodetectorは、図（b）に示すように、p型接触層とn型接触層の間に固有の層を挿入します。 2007年、A.Poloczek et al。 MBEを使用して、低温バッファー層を増やして表面の粗さを改善し、SiとINPの間の格子の不一致を克服しました。 MOCVDを使用してINP基板にINGAAS PIN構造を統合し、デバイスの応答性は約0.57a /Wでした。 2011年、陸軍研究所（ALR）は、PINフォトセクターを使用して、LIDARイメージャーをナビゲーション、障害物/衝突回避、および低コストのマイクロ波増幅器チップと統合したINGAAS PIN Photodetectorの信号とノウの比率を大幅に改善するために統合された小さな未成年の地上車両の短距離ターゲット検出/識別について研究しました。これに基づいて、2012年には、ALRはこのLidarイメージャーをロボットに使用し、検出範囲は50 m以上、解像度は256×128でした。
インガース雪崩光検出器ゲインのある一種の光検出器であり、その構造を図（c）に示します。電子穴ペアは、二重領域内の電界の作用下で十分なエネルギーを獲得し、原子と衝突し、新しい電子穴ペアを生成し、雪崩効果を形成し、材料の非平衡キャリアを掛けます。 2013年、ジョージMはMBEを使用して、合金組成の変化、エピタキシャル層の厚さ、および穴イオンを最小限に抑えながらエレクトロショックイオン化を最大化するために変調キャリアエネルギーにドーピングして、INP基板上のインガとイナラの合金と一致する格子合金を増やしました。同等の出力信号ゲインで、APDはノイズが低く、暗い電流が低いことを示します。 2016年、Sun Jianfeng et al。 INGAAS Avalanche Photodetectorに基づいて、1570 nmのレーザーアクティブイメージング実験プラットフォームのセットを構築しました。の内部回路APD光検出器エコーを受信し、デジタル信号を直接出力し、デバイス全体をコンパクトにします。実験結果を図に示します。 （d）および（e）。図（d）はイメージングターゲットの物理的な写真であり、図（e）は3次元距離画像です。エリアCのウィンドウエリアには、エリアAとBのある深さ距離があることが明確にわかります。このプラットフォームは、パルス幅が10 ns未満、単一パルスエネルギー（1〜3）MJ調整可能、2°のレンズフィールド角、1 kHzの繰り返し周波数、約60％の検出器デューティ比を受け取ります。 APDの内部光電流ゲイン、高速応答、コンパクトサイズ、耐久性、低コストのおかげで、APDフォトセクターはPINフォトセクターよりも検出率が1桁高くなる可能性があるため、現在の主流のLIDARは主に雪崩光検出器によって支配されています。
全体として、国内外でINGAAS準備技術が急速に発展しているため、MBE、MOCVD、LPE、およびその他の技術を使用して、INP基質上の大規模な高品質のINGAAエピタキシャル層を準備できます。 INGAASフォトセクターは低い電流と高い応答性を示し、最低暗電流は0.75 PA/μm²より低く、最大応答性は最大0.57 A/Wで、一時的な応答が高くなります（PS順）。 INGAASフォトセクターの将来の開発では、次の2つの側面に焦点を当てます。（1）INGAASエピタキシャル層は、SI基板上で直接成長します。現在、市場のマイクロエレクトロニックデバイスのほとんどはSIベースであり、その後のINGAASおよびSIベースの統合開発は一般的な傾向です。格子の不一致や熱膨張係数の差などの問題の解決は、INGAAS/SIの研究では重要です。 （2）1550 nmの波長技術は成熟しており、拡張波長（2.0〜2.5）μmは将来の研究方向です。コンポーネントの増加に伴い、INP基質とINGAASエピタキシャル層の間の格子不整合は、より深刻な脱臼と欠陥につながるため、デバイスプロセスパラメーターを最適化し、格子欠陥を減らし、デバイスの暗い電流を減らす必要があります。
投稿時間：5月6日 - 2024年