Najnovší výskumlavínový fotodetektor
Technológia infračervenej detekcie sa široko používa vo vojenskom prieskume, monitorovaní životného prostredia, lekárskej diagnostike a ďalších oblastiach. Tradičné infračervené detektory majú určité obmedzenia vo výkone, ako je citlivosť detekcie, rýchlosť odozvy atď. Materiály InAs/InAsSb triedy II superlattice (T2SL) majú vynikajúce fotoelektrické vlastnosti a laditeľnosť, vďaka čomu sú ideálne pre detektory dlhovlnného infračerveného žiarenia (LWIR). Problém slabej odozvy pri detekcii dlhovlnného infračerveného žiarenia je už dlho problémom, čo výrazne obmedzuje spoľahlivosť aplikácií v elektronických zariadeniach. Hoci lavínový fotodetektor (APD fotodetektor) má vynikajúci výkon odozvy, počas násobenia trpí vysokým tmavým prúdom.
Na vyriešenie týchto problémov tím z Univerzity elektronických vied a technológií v Číne úspešne navrhol vysokovýkonnú dlhovlnnú infračervenú lavínovú fotodiódu (APD) triedy II so supermriežkou (T2SL). Výskumníci využili nižšiu rýchlosť rekombinácie vrtáka absorpčnej vrstvy InAs/InAsSb T2SL na zníženie tmavého prúdu. Zároveň sa ako multiplikačná vrstva použil AlAsSb s nízkou hodnotou k na potlačenie šumu zariadenia pri zachovaní dostatočného zisku. Tento návrh poskytuje sľubné riešenie na podporu vývoja technológie detekcie dlhovlnného infračerveného žiarenia. Detektor využíva stupňovitý viacvrstvový dizajn a úpravou pomeru zloženia InAs a InAsSb sa dosiahne hladký prechod pásmovej štruktúry a zlepší sa výkon detektora. Pokiaľ ide o výber materiálu a proces prípravy, táto štúdia podrobne opisuje metódu rastu a procesné parametre materiálu InAs/InAsSb T2SL použitého na prípravu detektora. Určenie zloženia a hrúbky InAs/InAsSb T2SL je kritické a na dosiahnutie vyváženia napätia je potrebné nastavenie parametrov. V kontexte detekcie dlhovlnného infračerveného žiarenia je na dosiahnutie rovnakej medznej vlnovej dĺžky ako pri InAs/GaSb T2SL potrebná hrubšia jednoperiódová InAs/InAsSb T2SL. Hrubší monocyklus však vedie k zníženiu absorpčného koeficientu v smere rastu a zvýšeniu efektívnej hmotnosti dier v T2SL. Zistilo sa, že pridaním zložky Sb je možné dosiahnuť dlhšiu medznú vlnovú dĺžku bez výrazného zvýšenia hrúbky jednoperiódovej vrstvy. Nadmerné zloženie Sb však môže viesť k segregácii prvkov Sb.
Preto bol ako aktívna vrstva APD vybraný InAs/InAs0,5Sb0,5 T2SL so skupinou Sb 0,5.fotodetektorInAs/InAsSb T2SL rastie hlavne na substrátoch GaSb, takže je potrebné zvážiť úlohu GaSb v riadení deformácie. V podstate dosiahnutie rovnováhy deformácie zahŕňa porovnanie priemernej mriežkovej konštanty supermriežky pre jednu periódu s mriežkovou konštantou substrátu. Vo všeobecnosti je ťahové napätie v InAs kompenzované tlakovým napätím zavedeným InAsSb, čo vedie k hrubšej vrstve InAs ako vrstva InAsSb. Táto štúdia merala charakteristiky fotoelektrickej odozvy lavínového fotodetektora vrátane spektrálnej odozvy, tmavého prúdu, šumu atď. a overila účinnosť návrhu stupňovitej gradientovej vrstvy. Analyzuje sa multiplikačný efekt lavínového fotodetektora a diskutuje sa vzťah medzi multiplikačným faktorom a výkonom dopadajúceho svetla, teplotou a ďalšími parametrami.
OBR. (A) Schematický diagram dlhovlnného infračerveného APD fotodetektora InAs/InAsSb; (B) Schematický diagram elektrických polí v každej vrstve APD fotodetektora.
Čas uverejnenia: 06.01.2025