InGaAsfotodioder

InGaAsfotodioder är fotodioder tillverkade av indiumgalliumarsenid (InGaAs), ett ternärt III-V-material där andelen indium kan justeras för att förändra bandgapet. De flesta InGaAs-fotodioder som används i telekommunikation är lattice-matched till InP, vilket möjliggör högkvalitativ epitaxi på InP-substrat och god elektrisk kontakt.

Bandgapet hos InGaAs kan regleras genom sammansättningen. En vanlig komponent, In0,53Ga0,47As, är lattice-matched till InP och har ett bandgap runt 0,75 eV vid rumstemperatur, vilket ger detektionsområdet ungefär 0,9–1,7 mikrometer. Genom att öka indiumhalten kan detektionsbandet sträcka sig mot cirka 2,0 mikrometer vid särskilda tillverkningstekniker. Det gör InGaAs-fotodioder särskilt lämpliga för närinfraröda våglängder där silicon inte är känslig.

Vanliga konstruktioner är PIN-fotodioder och avalanche-fotodioder (APD). InGaAs-fotodioder erbjuder hög kvantitetseffektivitet och snabb respons i den närinfraröda regionen, särskilt runt 1,3–1,55 mikrometer, vilket är viktigt för fiberoptisk kommunikation. De drivs vanligtvis i omvänd bias; APD-versioner ger förstärkning men kräver noggrann spänningsreglering och kan behöva kylning för att uppnå mycket låga mörkströmmar vid högre temperaturer.

Användningsområden inkluderar fiberoptisk kommunikation (1310/1550 nm), spektroskopi, LIDAR samt bild- och medicinska tillämpningar. Fördelarna med InGaAs ligger i kompatibiliteten med InP-teknik och höga hastigheter, medan kostnad, begränsat användningsområde utanför cirka 2 μm och behov av specialiserad tillverkning är begränsningar. Forskning pågår för att bredda bandet, minska mörkström och förbättra APD-/PIN-prestanda.