Detektor płytek epitaksji
Związki grupy III-V, zwłaszcza arsenek galu (GaAs), fosforek indu (InP) itp., są materiałami o bezpośredniej przerwie wzbronionej. Górna część pasma walencyjnego i dół pasma przewodnictwa znajdują się w tym samym miejscu w wektorze falowym k-przestrzeni. Rekombinacja elektronów i dziur nie wymaga wymiany pędu, więc będzie wysoka wewnętrzna wydajność kwantowa. Zarówno GaAs, jak i InP mogą być używane do wytwarzania detektorów. Płytki epitaksyjne oparte na InP do detektorów PIN i detektorów lawinowych (APD) są przygotowywane głównie przez MOCVD. Ogólnie rzecz biorąc,wafel wzrostu epinie zawiera wysokostężonego domieszkowania typu p. Dla producentów płytek epitaksjalnych detektorów dyfuzja Zn jest powszechnym sposobem wytwarzania omowej warstwy kontaktowej typu p InP lub InGaAs wymaganej do produkcji urządzenia.
1. Specyfikacja płytki epitaksyjnej detektora InGaAs
Mobilność InP > 4000 cm2/ (V·s) @ RT, UID <2E15cm-3;
InGaAs Mobilność >10000 cm2/ (V·s) @ RT, UID< 1E 15 cm-3;
Niejednorodność grubości <±1%;
Niejednorodność składu (In 0,53Ga 0,47As) <± 1,5%;
Gęstość wady powierzchni (rozmiar >2um) <10/cm2;
Niejednorodność domieszkowania < ± 1% E18
2. Porównanie płytki do epitaksji detektora między APD i PIN
Epitaksja płytek InGaAs służy do wytwarzania wielu detektorów, takich jak detektory PIN InGaAs, detektory InGaAs APD, detektory InGaAs Schottky i detektory studni kwantowej itp.
Ogólnie rzecz biorąc, APD na płytce InP epi nadaje się do transmisji na duże odległości i szybkich systemów komunikacyjnych, które wymagają wysokiej czułości odbioru; podczas gdy PIN oparty na płytce epitaksjalnej InGaAs / InP nadaje się do średnich i krótkich odległości oraz średnich i niskich prędkości, szczególnie szeroko stosowane są komponenty PIN / FET.
Dlatego materiały do wykrywania o wysokiej czułości, takie jakWafle epitaksjalne III-VInGaAs/InP są bardziej odpowiednie do zastosowania, jak w paśmie podczerwieni 1310 ~ 1550 nm. APD wyprodukowany w systemie materiałowym InGaAs/InP ma wyższą wydajność kwantową i niższy szum prądu ciemnego.
3. Zalety detektora opartego na płytce epitaksjalnej InGaAs
InGaAs ma wyższą ruchliwość elektronów i mniejsze niedopasowanie sieci i może pracować w temperaturze pokojowej i bliskiej temperaturze pokojowej. Proces epitaksji płytek InGaAs jest bardziej dojrzały, a jego pasmo reakcji można również rozszerzyć na światło widzialne. Dlatego detektor wykonany z półprzewodnika epitaksyjnego InGaAs ma nie tylko doskonałe właściwości, takie jak dobre właściwości IV, niski prąd ciemny, niski współczynnik ślepego elementu i wysoką czułość, ale także charakteryzuje się wyższą temperaturą pracy, niskim zużyciem energii komponentów, małą wagą i długie życie.
4. Wyzwania związane z ekspansją detektorów bliskiej podczerwieni InGaAs
Tradycyjny wafel z epitaksjalnej folii InGaAs typu PIN zawiera podłoże InP, warstwę absorbującą InGaAs i warstwę przykrywającą InP.
Pasmo zabronione InP wynosi 1,35 eV, a odpowiednia długość fali odcięcia wynosi 920 nm. Pasmo zabronione In0.53Ga0.47As wynosi 0,75eV, a odpowiednia długość fali odcięcia wynosi 1700nm. Ze względu na absorpcję warstwy przykrywającej InP lub podłoża płytki epitaksyjnej, zasięg detekcji tradycyjnego detektora InGaAs wynosi 0,9-1,7 m. W przypadku detektora z matrycą obszarową InGaAs przyjęto tryb pracy z podświetleniem od tyłu. Dlatego, aby wydłużyć długość fali odpowiedzi detektora na światło widzialne, podłoże InP musi zostać pocienione lub usunięte podczas produkcji urządzenia.
Dlatego w pierwszej kolejności należy znaleźć odpowiednią metodę usuwania podłoża InP, aby po pocienianiu powierzchnia chipa była jednolita, a uszkodzenia i naprężenia powodowane przez urządzenie były niewielkie.
Po drugie, określ grubość InP, którą należy rozcieńczyć w procesie wytwarzania płytek epi, i zbadaj przepuszczalność warstwy InP na płytce epitaksyjnej w krótkofalowych pasmach podczerwieni i światła widzialnego.
Po trzecie, InP jest dopasowany do sieci In0.53Ga0.47As. W celu zapewnienia wydajności pocienionego urządzenia należy zarezerwować pewną grubość warstwy InP jako warstwę pasywacji powierzchniowej. Charakterystyka procesu InGaAs określa również, że warstwa InP jest wymagana do zapewnienia wspólnego styku katody. Stawia to dalsze wymagania dla dostawców płytek epitaksjalnych w zakresie metody pocieniania.
Po czwarte, w procesie pocieniania dna podłoża InP, grubość epitaksjalnego chipa do uprawy wafla pozostaje tylko kilka mikrometrów, co jest bardzo łatwe do złamania i nie może już być wzorowane, a przebieg procesu detektora wymaga dostosowania.
Po piąte, po pocienieniu podłoża urządzenia, biorąc pod uwagę wzrost upływu powierzchniowego i zwiększenie prądu ciemnego urządzenia, należy rozważyć pasywację powierzchni. W celu poprawy wydajności kwantowej urządzenia wymagana jest powłoka antyodbiciowa oraz należy wziąć pod uwagę wpływ wzrostu powłoki antyodbiciowej na wydajność kwantową w pasmach widzialnym i bliskiej podczerwieni.
Ostatecznie, w procesie ekspansji do światła widzialnego, zmieniono strukturę płytki epitaksyjnej detektora, aby poprawić wydajność kwantową pasma widzialnego przy jednoczesnym zapewnieniu dobrej wydajności detektora w paśmie podczerwieni krótkofalowej.
Aby uzyskać więcej informacji, prosimy o kontakt mailowy pod adresem sales@ganwafer.com i tech@ganwafer.com.
