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肖特基势垒型InGaAs单元探测器
资料介绍
一、基本结构与工作原理
肖特基势垒型InGaAs单元探测器是基于InxGa1-xAs三元化合物半导体材料制备的光电探测器件，核心结构为金属与n型或p型InGaAs接触形成的肖特基势垒，区别于传统pn结型InGaAs探测器，依靠肖特基结的内建电场实现光生载流子的分离与收集。
典型的单元探测器结构自下而上依次为：衬底、缓冲层、InGaAs吸收层、金属肖特基接触电极、欧姆接触电极与增透膜。衬底一般选用与InGaAs晶格匹配的InP材料，InP衬底的晶格常数为5.869Å，当In组分x=0.53时，In0.53Ga0.47As的晶格常数与InP完全匹配，可有效降低界面位错密度，提升材料结晶质量。缓冲层一般为n型或半绝缘InP，作用是阻挡衬底缺陷向吸收层延伸，同时降低器件的暗电流。InGaAs吸收层厚度通常控制在1~3μm之间，既保证对1~1.7μm近红外波段光的充分吸收，又避免载流子收集路径过长导致响应速度下降。
其工作原理可分为三个核心过程：第一，光吸收过程，当能量大于InGaAs禁带宽度的入射光子穿过金属电极（或透明电极）进入吸收层后，被InGaAs材料吸收产生电子-空穴对；第二，载流子分离过程，肖特基势垒内建电场覆盖整个吸收层，光生载流子在内建电场作用下快速分离，电子向欧姆电极方向漂移，空穴向肖特基金属电极方向漂移；第三，信号输出过程，分离后的载流子被电极收集，在外电路形成可探测的光电流或电压信号。
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