InGaAs，即铟镓砷，是砷化镓和砷化铟的合金。从更广义上讲，它属于 InGaAsP 四元系，由砷化铟 (InAs)、砷化镓 (GaAs)、磷化铟 (InP) 和磷化镓 (GaP) 的合金组成。由于镓和铟属于元素周期表的 III 族，而砷和磷属于 V 族，因此这些二元材料及其合金都是 III-V 化合物半导体。
在很大程度上，半导体的电学和光学特性取决于其能带隙以及能带隙是“直接”还是“间接”。 InGaAsP 四元系统的 4 个二元成员的能带隙范围从 0.33 eV(InAs)到 2.25 eV(GaP)，其中 InP(1.29 eV)和 GaAs(1.43 eV)介于两者之间。在 SUI，我们强调光电探测器，因此我们关心半导体的光学特性。半导体只能检测光子能量大于能带隙的光，或者换句话说，波长短于与能带隙相关的截止波长的光。对于 InAs，这种“长波长截止”为 3.75 µm，对于 GaP，为 0.55 µm，其中 InP 为 0.96 µm，GaAs 为 0.87 µm。
通过混合两种或多种二元化合物，可以将所得三元和四元半导体的性质调整到中间值。挑战在于，不仅能带隙取决于合金成分，而且所得晶格常数也取决于此。对于我们的四个朋友，晶格常数范围从 5.4505 Â (GaP) 到 6.0585 Â (InAs)，其中 GaAs 为 5.6534 Â，InP 为 5.8688 Â。图 1 显示了 InGaAsP 家族中 4 种三元合金的晶格常数与长波长截止之间的关系。
️让我们回到 InGaAs
InAs/GaAs 合金称为 InxGa1-xAs，其中 x 是 InAs 的比例，1-x 是 GaAs 的比例。这些合金的晶格常数和长波长截止值在图 1 中用红线表示。挑战在于，虽然可以通过多种技术制造 InxGa1-xAs 薄膜，但需要基板来支撑薄膜。如果薄膜和基板不具有相同的晶格常数，则薄膜的性能将严重下降。
出于多种原因，InxGa1-xAs方便的基板是 InP。可提供直径高达 100 毫米的高质量 InP 基板。含有 53% InAs 的 InxGa1-xAs 通常被称为“标准 InGaAs”，无需注意“x”或“1-x”的值，因为它具有与 InP 相同的晶格常数，因此这种组合可产生非常高质量的薄膜。
标准 InGaAs 的截止波长较长，为 1.68 µm。这意味着，它对信号散射最少且在玻璃光纤中传输距离最远的光波长敏感(1.3 µm 和 1.55 µm)，因此可以检测“人眼安全”激光(波长长于 1.4 µm)。这是检测夜空自然光的最佳波长带。SUI 的核心产品线基于由标准 InGaAs 制成的 PIN 和雪崩光电二极管以及光电二极管阵列。花点时间浏览网站的其余部分，了解 SUI 的众多产品，包括区域和线扫描相机、一维和二维焦平面阵列以及高速光电二极管和接收器。
️什么是“扩展波长”InGaAs?为什么要这样做?
标准 InGaAs 的截止波长为 1.68 µm。许多应用需要检测波长更长的光。一个重要的例子是通过测量 1.9 µm 处的吸水率来测量农产品中的水分含量。另一个例子是“LIDAR”(光检测和测距)，用于飞机检测晴空湍流。LIDAR 系统通常使用发射波长为 2.05 µm 的光的激光器。具有更长截止波长的 InxGa1-xAs 称为“扩展波长 InGaAs”。
似乎只需在混合物中添加一点 InAs 即可，但这并不容易。这会增加薄膜的晶格常数，导致与基板不匹配，从而降低薄膜的质量。SUI 投入了大量精力来学习如何生产高质量的扩展波长 InGaAs，这反映在我们的产品中。图 2 总结了我们的努力成果。图 2 显示了标准 InGaAs 的量子效率(蓝色)以及两种扩展波长合金的量子效率，X=0.74(绿色)和 X=0.82(红色)。图中还显示了硅的光谱响应。正如我们常说的，“InxGa1-xAs 从硅停止的地方开始。”
