រចនាសម្ព័ន្ធនៃឧបករណ៍ចាប់រូបភាព InGaAs
ចាប់តាំងពីទសវត្សរ៍ឆ្នាំ 1980 មក អ្នកស្រាវជ្រាវបានសិក្សាពីរចនាសម្ព័ន្ធរបស់ឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺ InGaAs ដែលអាចសង្ខេបបានជាបីប្រភេទសំខាន់ៗ៖ លោហៈធាតុ InGaAs លោហៈធាតុពាក់កណ្តាលចរន្តអគ្គិសនីឧបករណ៍ចាប់រូបភាព(MSM-PD), InGaAsឧបករណ៍ចាប់រូបភាព PIN(PIN-PD) និង InGaAsឧបករណ៍ចាប់សញ្ញារូបថតព្រិលធ្លាក់(APD-PD)។ មានភាពខុសគ្នាគួរឱ្យកត់សម្គាល់នៅក្នុងដំណើរការផលិត និងតម្លៃនៃឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺ InGaAs ដែលមានរចនាសម្ព័ន្ធខុសៗគ្នា ហើយក៏មានភាពខុសគ្នាគួរឱ្យកត់សម្គាល់នៅក្នុងដំណើរការឧបករណ៍ផងដែរ។
ដ្យាក្រាមគ្រោងការណ៍នៃរចនាសម្ព័ន្ធឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺលោហៈធាតុពាក់កណ្តាលចរន្ត InGaAs ត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភាព ដែលជារចនាសម្ព័ន្ធពិសេសមួយដែលផ្អែកលើចំណុចប្រសព្វ Schottky។ នៅឆ្នាំ 1992 Shi និងក្រុមការងារបានប្រើបច្ចេកវិទ្យា epitaxy ដំណាក់កាលចំហាយសរីរាង្គលោហៈសម្ពាធទាប (LP-MOVPE) ដើម្បីដាំស្រទាប់ epitaxial និងរៀបចំឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺ MSM InGaAs។ ឧបករណ៍នេះមានការឆ្លើយតបខ្ពស់ 0.42 A/W នៅរលកពន្លឺ 1.3 μm និងចរន្តងងឹតតិចជាង 5.6 pA/μm² នៅវ៉ុល 1.5 V។ នៅឆ្នាំ 1996 អ្នកស្រាវជ្រាវបានប្រើ epitaxy ធ្នឹមម៉ូលេគុលដំណាក់កាលឧស្ម័ន (GSMBE) ដើម្បីដាំស្រទាប់ epitaxial InGaAs InP ដែលបង្ហាញពីលក្ខណៈធន់ទ្រាំខ្ពស់។ លក្ខខណ្ឌលូតលាស់ត្រូវបានធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងតាមរយៈការវាស់វែងឌីផ្រាក់ស្យុងកាំរស្មីអ៊ិច ដែលបណ្តាលឱ្យមានភាពមិនស៊ីគ្នានៃបន្ទះឈើរវាងស្រទាប់ InGaAs និង InAlAs ក្នុងចន្លោះពី 1 × 10⁻ ³។ ជាលទ្ធផល ដំណើរការឧបករណ៍ត្រូវបានធ្វើឱ្យប្រសើរឡើង ដោយមានចរន្តងងឹតតិចជាង 0.75 pA/μ m² នៅ 10 V និងការឆ្លើយតបបណ្ដោះអាសន្នលឿន 16 ps នៅ 5 V។ ជារួម ឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺរចនាសម្ព័ន្ធ MSM មានរចនាសម្ព័ន្ធសាមញ្ញ និងងាយស្រួលក្នុងការរួមបញ្ចូល ដោយបង្ហាញចរន្តងងឹតទាបជាង (កម្រិត pA) ប៉ុន្តែអេឡិចត្រូតដែកកាត់បន្ថយតំបន់ស្រូបយកពន្លឺដែលមានប្រសិទ្ធភាពរបស់ឧបករណ៍ ដែលបណ្តាលឱ្យមានការឆ្លើយតបទាបជាងបើប្រៀបធៀបទៅនឹងរចនាសម្ព័ន្ធផ្សេងទៀត។
ឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺ PIN របស់ InGaAs មានស្រទាប់ខាងក្នុងដែលបានបញ្ចូលរវាងស្រទាប់ទំនាក់ទំនងប្រភេទ P និងស្រទាប់ទំនាក់ទំនងប្រភេទ N ដូចបង្ហាញក្នុងរូបភាព ដែលបង្កើនទទឹងនៃតំបន់ថយចុះ ដោយហេតុនេះបញ្ចេញគូរន្ធអេឡិចត្រុងកាន់តែច្រើន និងបង្កើតជាចរន្តពន្លឺធំជាង ដោយហេតុនេះបង្ហាញពីចរន្តអគ្គិសនីដ៏ល្អឥតខ្ចោះ។ នៅឆ្នាំ 2007 អ្នកស្រាវជ្រាវបានប្រើ MBE ដើម្បីដាំស្រទាប់សតិបណ្ដោះអាសន្នសីតុណ្ហភាពទាប ដោយធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវភាពរដុបនៃផ្ទៃ និងយកឈ្នះលើភាពមិនស៊ីគ្នានៃបន្ទះឈើរវាង Si និង InP។ ពួកគេបានរួមបញ្ចូលរចនាសម្ព័ន្ធ PIN របស់ InGaAs លើស្រទាប់ខាងក្រោម InP ដោយប្រើ MOCVD ហើយការឆ្លើយតបរបស់ឧបករណ៍គឺប្រហែល 0.57 A/W។ នៅឆ្នាំ 2011 អ្នកស្រាវជ្រាវបានប្រើឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺ PIN ដើម្បីបង្កើតឧបករណ៍ថតរូបភាព LiDAR ចម្ងាយខ្លីសម្រាប់ការរុករក ការជៀសវាងឧបសគ្គ/ការប៉ះទង្គិច និងការរកឃើញ/ការស្គាល់គោលដៅនៃយានយន្តដីតូចៗដែលគ្មានមនុស្សបើក។ ឧបករណ៍នេះត្រូវបានរួមបញ្ចូលជាមួយបន្ទះឈីបពង្រីកមីក្រូវ៉េវដែលមានតម្លៃទាប ដែលធ្វើអោយប្រសើរឡើងយ៉ាងខ្លាំងនូវសមាមាត្រសញ្ញាទៅនឹងសំឡេងរំខានរបស់ឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺ PIN របស់ InGaAs។ ដោយផ្អែកលើមូលដ្ឋាននេះ ក្នុងឆ្នាំ ២០១២ ក្រុមអ្នកស្រាវជ្រាវបានអនុវត្តឧបករណ៍ថតរូបភាព LiDAR នេះទៅលើមនុស្សយន្ត ដែលមានជួររកឃើញលើសពី ៥០ ម៉ែត្រ និងគុណភាពបង្ហាញបានកើនឡើងដល់ ២៥៦ × ១២៨។
ឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺ InGaAs avalanche គឺជាប្រភេទឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺដែលមាន gain ដូចបង្ហាញក្នុងដ្យាក្រាមរចនាសម្ព័ន្ធ។ គូរន្ធអេឡិចត្រុងទទួលបានថាមពលគ្រប់គ្រាន់ក្រោមសកម្មភាពនៃដែនអគ្គិសនីនៅខាងក្នុងតំបន់កើនឡើងទ្វេដង ហើយប៉ះទង្គិចជាមួយអាតូមដើម្បីបង្កើតគូរន្ធអេឡិចត្រុងថ្មី បង្កើតជាឥទ្ធិពល avalanche និងបង្កើនទ្វេដងនូវឧបករណ៍ផ្ទុកបន្ទុកមិនស្មើគ្នានៅក្នុងសម្ភារៈ។ នៅឆ្នាំ 2013 អ្នកស្រាវជ្រាវបានប្រើ MBE ដើម្បីដាំយ៉ាន់ស្ព័រ InGaAs និង InAlAs ដែលត្រូវគ្នានឹងបន្ទះឈើនៅលើស្រទាប់ខាងក្រោម InP ដោយកែប្រែថាមពលឧបករណ៍ផ្ទុកតាមរយៈការផ្លាស់ប្តូរសមាសភាពយ៉ាន់ស្ព័រ កម្រាស់ស្រទាប់ epitaxial និងដូពីង បង្កើនអ៊ីយ៉ូដអេឡិចត្រូស្ហុកអតិបរមា ខណៈពេលដែលកាត់បន្ថយអ៊ីយ៉ូដរន្ធ។ ក្រោមការទទួលបានសញ្ញាទិន្នផលសមមូល APD បង្ហាញសំឡេងទាប និងចរន្តងងឹតទាបជាង។ នៅឆ្នាំ 2016 អ្នកស្រាវជ្រាវបានបង្កើតវេទិកាពិសោធន៍រូបភាពសកម្មឡាស៊ែរ 1570 nm ដោយផ្អែកលើឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺ InGaAs avalanche។ សៀគ្វីខាងក្នុងនៃឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺ APDបានទទួលសំឡេងអេកូ និងបញ្ចេញសញ្ញាឌីជីថលដោយផ្ទាល់ ដែលធ្វើឱ្យឧបករណ៍ទាំងមូលមានទំហំតូច។ លទ្ធផលពិសោធន៍ត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភាព (ឃ) និង (ង)។ រូបភាព (ឃ) គឺជារូបថតរូបវន្តនៃគោលដៅថតរូបភាព ហើយរូបភាព (ង) គឺជារូបភាពចម្ងាយបីវិមាត្រ។ យើងអាចមើលឃើញយ៉ាងច្បាស់ថា តំបន់បង្អួចនៅក្នុងតំបន់ C មានចម្ងាយជម្រៅជាក់លាក់មួយពីតំបន់ A និង B។ វេទិកានេះសម្រេចបានទទឹងជីពចរតិចជាង 10 ns ថាមពលជីពចរតែមួយដែលអាចលៃតម្រូវបាន (1-3) mJ មុំមើល 2° សម្រាប់កែវបញ្ជូន និងទទួល អត្រាធ្វើម្តងទៀត 1 kHz និងវដ្តការងាររបស់ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាប្រហែល 60%។ សូមអរគុណចំពោះការទទួលបានចរន្តរូបថតខាងក្នុង ការឆ្លើយតបរហ័ស ទំហំតូច ភាពធន់ និងតម្លៃទាបរបស់ APD ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញារូបថត APD អាចសម្រេចបានអត្រារកឃើញដែលខ្ពស់ជាងឧបករណ៍ចាប់សញ្ញារូបថត PIN មួយលំដាប់។ ដូច្នេះ បច្ចុប្បន្ននេះ រ៉ាដាឡាស៊ែរសំខាន់ៗប្រើឧបករណ៍ចាប់សញ្ញារូបថត avalanche ជាចម្បង។
ពេលវេលាបង្ហោះ៖ ថ្ងៃទី ១១ ខែកុម្ភៈ ឆ្នាំ ២០២៦