A legújabb kutatásoklavina fotodetektor
Az infravörös detektálási technológiát széles körben alkalmazzák katonai felderítésben, környezeti monitorozásban, orvosi diagnózisban és más területeken. A hagyományos infravörös detektoroknak vannak bizonyos teljesítménykorlátai, például az érzékenység, a válaszsebesség stb. tekintetében. Az InAs/InAsSb II. osztályú szuperrácsos (T2SL) anyagok kiváló fotoelektromos tulajdonságokkal és hangolhatósággal rendelkeznek, így ideálisak hosszúhullámú infravörös (LWIR) detektorokhoz. A hosszúhullámú infravörös detektálás gyenge válaszidejének problémája már régóta aggodalomra ad okot, ami nagymértékben korlátozza az elektronikus eszközök alkalmazásainak megbízhatóságát. Bár a lavina fotodetektor (APD fotodetektor) kiváló választeljesítménnyel rendelkezik, szorzás közben nagy sötétáramtól szenved.
E problémák megoldása érdekében a Kínai Elektronikai Tudományok és Technológia Egyetem csapata sikeresen tervezett egy nagy teljesítményű, II. osztályú szuperrácsos (T2SL) hosszúhullámú infravörös lavina fotodiódát (APD). A kutatók az InAs/InAsSb T2SL abszorber réteg alacsonyabb auger rekombinációs sebességét használták fel a sötétáram csökkentésére. Ugyanakkor alacsony k értékű AlAsSb-t használtak szorzórétegként az eszközzaj elnyomására, miközben fenntartották a megfelelő erősítést. Ez a kialakítás ígéretes megoldást kínál a hosszúhullámú infravörös detektálási technológia fejlesztésének előmozdítására. A detektor lépcsőzetes, többszintű kialakítást alkalmaz, és az InAs és InAsSb összetételarányának beállításával a sávszerkezet sima átmenetét érik el, és javul a detektor teljesítménye. Az anyagválasztás és az előkészítési folyamat tekintetében ez a tanulmány részletesen leírja a detektor előállításához használt InAs/InAsSb T2SL anyag növekedési módszerét és folyamatparamétereit. Az InAs/InAsSb T2SL összetételének és vastagságának meghatározása kritikus fontosságú, és a paraméterek módosítása szükséges a feszültségkiegyenlítés eléréséhez. Hosszúhullámú infravörös detektálás esetén az InAs/GaSb T2SL-lel megegyező határhullámhossz eléréséhez vastagabb InAs/InAsSb T2SL egyetlen periódusú rétegre van szükség. A vastagabb monociklus azonban a növekedés irányában az abszorpciós együttható csökkenését és a T2SL lyukainak effektív tömegének növekedését eredményezi. Megállapították, hogy Sb komponens hozzáadásával hosszabb határhullámhossz érhető el anélkül, hogy jelentősen megnőne az egyetlen periódusú réteg vastagsága. A túlzott Sb-összetétel azonban az Sb elemek szegregációjához vezethet.
Ezért az APD aktív rétegének az InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL-t választottuk, amelynek Sb csoportja 0.5.fotodetektorAz InAs/InAsSb T2SL főként GaSb hordozókon nő, ezért figyelembe kell venni a GaSb szerepét a feszültségszabályozásban. A feszültségegyensúly elérése lényegében egy szuperrács egy periódus alatti átlagos rácsállandójának és a hordozó rácsállandójának összehasonlítását jelenti. Általában az InAs-ban fellépő szakítófeszültséget kompenzálja az InAsSb által bevezetett nyomófeszültség, ami vastagabb InAs réteget eredményez, mint az InAsSb réteg. Ez a tanulmány a lavina fotodetektor fotoelektromos válaszjellemzőit mérte, beleértve a spektrális választ, a sötétáramot, a zajt stb., és igazolta a lépcsőzetes gradiens rétegkialakítás hatékonyságát. A lavina fotodetektor lavinaszorzódási hatását elemezték, és megvitatták a szorzótényező és a beeső fény teljesítménye, a hőmérséklet és más paraméterek közötti kapcsolatot.
(A) ÁBRA: InAs/InAsSb hosszúhullámú infravörös APD fotodetektor vázlata; (B) Az APD fotodetektor egyes rétegeinek elektromos mezőinek vázlata.
Közzététel ideje: 2025. január 6.