技术特征：
1.一种载具装置，所述装置包括：载具，包括驱动机构，所述驱动机构被配置为使所述载具从第一位置移动到第二位置；以及模块设备，包括：外壳，具有外部区域和内部区域，所述外部区域具有显示部分和感测部分以及检测部分；激光设备，被配置为发射波长范围为850至1600nm的电磁辐射，并且在空间上设置在所述外壳的感测部分上，以包括被配置在所述外壳的感测部分上的孔；以及用于光电检测器设备的电路，所述电路包括：第一端子；第二端子；硅(si)衬底，包括表面区域，所述硅衬底是直径大小在4英寸到12英寸之间的大硅衬底的一部分；多个v形凹槽，具有50至500nm宽的特征尺寸，并且所述v形凹槽中的每一个暴露所述si衬底的111晶面；成核层，包括砷化镓材料以涂覆所述si衬底的表面区域，所述成核层具有10nm到200nm之间的厚度；缓冲材料，包括多个纳米线、第一过渡区域和第二过渡区域，所述多个纳米线被形成为上覆于所述多个v形凹槽中的每一个并沿着所述v形凹槽中的每一个的长度延伸，所述第一过渡区域从所述多个纳米线中的每一个延伸，并且所述第二过渡区域的特征在于被配置为使用直接异质外延的砷化镓化合物半导体(cs)材料的100晶面生长，使得所述cs材料的特征在于第一带隙特性、第一热特性、第一极性和第一晶体特性，并且所述硅衬底的特征在于第二带隙特性、第二热特性、第二极性和第二晶体特性；光电检测器的阵列，所述阵列的特征在于n和m个像素元素，其中n是大于7的整数，m是大于0的整数；每个像素元素的特征长度的范围为0.3微米至100微米，所述光电检测器中的每一个包括：上覆于所述缓冲材料的n型材料，包括inp材料，所述inp材料包括硅杂质，所述硅杂质的浓度范围为1e17cm-3
至5e18cm-3
；吸收材料，上覆于所述n型材料，所述吸收材料包括含ingaas的材料，所述吸收材料基本上不含任何杂质；p型材料，上覆于所述吸收材料，所述p型材料包括浓度范围在1e17cm-3
至5e18cm-3
的锌杂质或铍杂质；第一电极，耦合到所述n型材料并耦合到所述第一端子；第二电极，耦合到所述p型材料并耦合到所述第二端子以限定双端子设备；照明区域，其特征在于孔区域，以允许多个光子与所述cs材料相互作用并被所述吸收材料的一部分吸收，以生成移动电荷载流子，所述移动电荷载流子在所述第一端子和所述第二端子之间产生电流；以安培/瓦为单位的大于0.1安培/瓦的响应度，根据以下等式表征第一端子和第二端
子之间的电路：其中η是内部量子效率，q是电子电荷，h是普朗克常数，v是光子频率；以及大于10％的光电二极管量子效率，根据以下等式表征第一端子和第二端子之间测量的电路：qe＝1240
×
(r
λ
/λ)，其中r
λ
为以a/w为单位的响应度，λ为以nm为单位的波长。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述缓冲材料还包括含砷化镓材料和含磷化铟过渡区域以及界面区域，所述界面区域包括俘获层，所述俘获层包括上覆于所述含砷化镓材料和含磷化铟过渡区域的砷化铟镓和磷化铟。3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述模块设备被配置在所述载具的外部区域，所述外部区域是所述载具的顶部。4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述载具选自于船舶、无人机、飞机、卡车、汽车、自动驾驶载具或混合动力载具。5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述模块设备包括耦合在外壳的内部区域内的分类器模块，所述分类器模块包括对一个或多个类别的分类，所述类别包括速度感测、图像感测、面部识别、距离感测、声学感测、热感测、颜色感测、生物感测、重力感测、或机械运动感测。6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述si衬底被配置为允许光子穿过其中。7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述照明区域不含所述硅衬底的任何部分。8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述激光设备包括耦合到反射镜设备的vcsel阵列设备或激光设备。9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述电路包括包括上覆于所述照明区域的滤色器和上覆于所述滤色器的透镜。10.根据权利要求1所述的装置，所述cs材料包括inp、ingaas、gaas、gap、ingaasp、inalgaas、ingap或它们的组合。11.根据权利要求1所述的装置，其中，每个光电检测器被配置有：包括ingaas或ingaasp的单独吸收材料，以及包括inp的倍增材料，由此所述倍增材料通过雪崩增益产生附加的电荷载流子。12.根据权利要求1所述的装置，其中，所述吸收材料包括含有inas量子点或量子短线的材料。13.根据权利要求1所述的装置，其中，每个光电检测器包括：n型材料，包括gaas材料，所述gaas材料包括浓度范围为1e17cm-3
至5e18cm-3
的硅杂质；吸收材料，上覆于所述n型材料，所述吸收材料包括inas量子点材料；p型材料，上覆于所述吸收材料，所述p型材料包括浓度范围为1e17cm-3
至1e20cm-3
的锌杂质或铍杂质或碳杂质。14.根据权利要求1所述的装置，其中，所述电路被表征为背面照明(bsi)设备。15.根据权利要求1所述的装置，其中，所述电路被表征为正面照明(fsi)设备。16.根据权利要求1所述的装置，其中，所述模块设备包括：读出集成电路，包括：第一输入端子，耦合到所述第一端子；
第二输入端子，耦合到所述第二端子；和像素输出。17.根据权利要求16所述的装置，其中，所述模块设备包括耦合到所述第一输入端子和所述第二输入端子的模拟前端电路。18.根据权利要求17所述的装置，其中，所述模块设备包括模数转换。19.一种载具装置，所述装置包括：载具，包括驱动机构，所述驱动机构被配置为使所述载具从第一位置移动到第二位置；以及模块设备，被配置在所述载具的外部区域，所述模块设备包括：外壳，具有外部区域和内部区域，所述外部区域具有显示部分和感测部分以及检测部分；激光设备，在空间上设置在所述外壳的感测部分上，以包括被配置在所述外壳的感测部分上的孔；以及光电检测器阵列电路，具有第一端子、第二端子和形成在硅衬底上的多个光电检测器，所述硅衬底具有大小在4英寸到12英寸的直径；其中，所述光电检测器阵列电路具有多个v形凹槽，所述v形凹槽具有50至500nm宽的特征尺寸，并且所述v形凹槽中的每一个暴露所述硅衬底的111晶面；其中，所述光电检测器阵列电路具有成核层，所述成核层包括砷化镓材料以涂覆所述硅衬底的表面区域，所述成核层具有10nm到200nm范围内的厚度；其中，所述光电检测器阵列电路包括缓冲材料，所述缓冲材料包括多个纳米线、第一过渡区域和第二过渡区域，所述多个纳米线被形成为上覆于所述多个v形凹槽中的每一个并沿着所述v形凹槽中的每一个的长度延伸，所述第一过渡区域从所述多个纳米线中的每一个延伸，并且所述第二过渡区域的特征在于被配置为使用直接异质外延的砷化镓化合物半导体(cs)材料的100晶面生长；其中，所述光电检测器中的每一个包括：n型化合物半导体(cs)材料，cs吸收材料，上覆于所述n型cs材料，p型cs材料，上覆于所述cs吸收材料，第一电极，耦合到所述n型cs材料并耦合到所述第一端子；和第二电极，耦合到所述p型cs材料并耦合到所述第二端子；其中，所述光电检测器阵列电路包括被配置在所述多个光电检测器的n型cs材料下方的照明区域。20.一种载具装置，所述装置包括：载具，包括驱动机构，所述驱动机构被配置为使所述载具从第一位置移动到第二位置；以及模块设备，被配置在所述载具的外部区域，所述模块设备包括：外壳，具有外部区域和内部区域，所述外部区域具有显示部分和感测部分以及检测部分；激光设备，在空间上设置在所述外壳的感测部分上，以包括被配置在所述外壳的感测
部分上的第一孔；以及图像传感器设备，在空间上被设置为包括配置在所述检测部分上的第二孔，所述图像传感器设备包括光电检测器设备；其中，所述光电检测器设备包括第一端子、第二端子和形成在具有多个v形凹槽的硅衬底上的多个光电检测器，每个v形凹槽暴露所述硅衬底的111晶面；其中，所述光电检测器设备包括被形成为上覆于所述硅衬底的表面区域的成核层；其中，所述光电检测器设备包括缓冲材料，所述缓冲材料包括多个纳米线、第一过渡区域和第二过渡区域，所述多个纳米线被形成为上覆于所述多个v形凹槽中的每一个并沿着所述v形凹槽中的每一个的长度延伸，所述第一过渡区域从所述多个纳米线中的每一个延伸，并且所述第二过渡区域的特征在于被配置为使用直接异质外延的化合物半导体(cs)材料的100晶面生长；其中，所述光电检测器中的每一个包括：n型化合物半导体(cs)材料，cs吸收材料，上覆于所述n型cs材料，p型cs材料，上覆于所述cs吸收材料，第一电极，耦合到所述n型cs材料并耦合到所述第一端子；和第二电极，耦合到所述p型cs材料并耦合到所述第二端子；其中，所述光电检测器设备包括被配置在所述多个光电检测器的n型cs材料下方的照明区域；以及读出集成电路(roic)，耦合到所述光电检测器设备，所述roic具有第一输入端子、第二输入端子和像素输出；其中，所述第一输入端子耦合到所述第一端子，并且所述第二输入端子在所述光电检测器设备和所述roic之间的界面区域处耦合到所述第二端子。
技术总结
本公开涉及用于载具装置的LIDAR传感器。公开了用于在载具应用的硅Si衬底上实现化合物半导体CS光电设备的技术。集成平台是基于通过平面Si衬底上的直接异质外延或电介质图案化Si衬底上的选择性区域异质外延来在Si上异质外延CS材料和设备结构的。在沉积CS设备结构之后，可以使用Si互补金属氧化物半导体CMOS制造技术执行设备制造步骤，以实现大批量制造。该集成平台可以制造光电设备，包括用于图像传感器的光电检测器阵列和垂直腔面发射激光器阵列。这样的设备可用于各种应用，包括用于汽车、船舶、飞机和无人机之类的载具装置的光检测和测距系统，以及诸如工业视觉、人工智能、增强现实和虚拟现实等其他感知应用。强现实和虚拟现实等其他感知应用。强现实和虚拟现实等其他感知应用。
技术研发人员：乔纳森
受保护的技术使用者：艾鲁玛公司
技术研发日：2022.06.22
技术公布日：2022/12/22