A legújabb kutatásoklavina fotodetektor
Az infravörös érzékelési technológiát széles körben használják a katonai felderítésben, a környezeti megfigyelésben, az orvosi diagnosztikában és más területeken. A hagyományos infravörös detektorok teljesítményében korlátozottak, mint például az érzékelési érzékenység, a válaszsebesség és így tovább. Az InAs/InAsSb II. osztályú szuperrácsos (T2SL) anyagok kiváló fotoelektromos tulajdonságokkal és hangolhatósággal rendelkeznek, így ideálisak hosszúhullámú infravörös (LWIR) detektorokhoz. A hosszú hullámú infravörös érzékelés gyenge válaszreakciója régóta aggodalomra ad okot, ami nagymértékben korlátozza az elektronikus eszközök alkalmazásainak megbízhatóságát. Bár a lavina fotodetektor (APD fotodetektor) kiváló választeljesítményű, szorzás közben erős sötétáramtól szenved.
E problémák megoldására a Kínai Elektronikai Tudományok és Technológiai Egyetem csapata sikeresen megtervezte a nagy teljesítményű, II. osztályú szuperrács (T2SL) hosszúhullámú infravörös lavina fotodiódát (APD). A kutatók az InAs/InAsSb T2SL abszorberréteg alacsonyabb csigás rekombinációs sebességét használták a sötétáram csökkentésére. Ugyanakkor az alacsony k értékű AlAsSb-t használják szorzórétegként az eszközzaj elnyomására, miközben fenntartja a megfelelő erősítést. Ez a kialakítás ígéretes megoldást kínál a hosszú hullámú infravörös érzékelési technológia fejlesztésének elősegítésére. A detektor lépcsőzetes, többszintű kialakítást alkalmaz, és az InAs és InAsSb összetételi arányának beállításával a sávszerkezet zökkenőmentes átmenete érhető el, és javul a detektor teljesítménye. Az anyagválasztás és az előkészítési folyamat tekintetében ez a tanulmány részletesen leírja a detektor előkészítéséhez használt InAs/InAsSb T2SL anyag növekedési módszerét és folyamatparamétereit. Az InAs/InAsSb T2SL összetételének és vastagságának meghatározása kritikus, és a paraméterek módosítása szükséges a feszültségegyensúly eléréséhez. A hosszúhullámú infravörös érzékelés keretében az InAs/GaSb T2SL-lel azonos vágási hullámhossz eléréséhez vastagabb InAs/InAsSb T2SL egyetlen periódusra van szükség. A vastagabb monociklus azonban az abszorpciós együttható csökkenését eredményezi a növekedés irányában, és növeli a lyukak effektív tömegét a T2SL-ben. Azt találtuk, hogy az Sb komponens hozzáadásával hosszabb vágási hullámhossz érhető el anélkül, hogy jelentősen megnőne az egyetlen periódus vastagsága. A túlzott Sb-összetétel azonban az Sb-elemek szegregációjához vezethet.
Ezért az InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL 0.5 Sb csoporttal lett kiválasztva az APD aktív rétegekéntfotodetektor. Az InAs/InAsSb T2SL főleg GaSb szubsztrátumokon növekszik, ezért figyelembe kell venni a GaSb szerepét a törzskezelésben. Lényegében a deformációs egyensúly elérése magában foglalja egy szuperrács átlagos rácsállandójának egy periódusra vonatkozó összehasonlítását a szubsztrát rácsállandójával. Általában az InAs húzófeszültségét az InAsSb által bevezetett nyomófeszültség kompenzálja, ami vastagabb InAs réteget eredményez, mint az InAsSb réteg. Ez a tanulmány mérte a lavina fotodetektor fotoelektromos válaszjellemzőit, beleértve a spektrális választ, a sötétáramot, a zajt stb., és igazolta a lépcsőzetes gradiens réteg kialakításának hatékonyságát. Elemezzük a lavinafotódetektor lavinasokszorozó hatását, és tárgyaljuk a szorzótényező és a beeső fényteljesítmény, hőmérséklet és egyéb paraméterek kapcsolatát.
FÜGE. (A) Az InAs/InAsSb hosszúhullámú infravörös APD fotodetektor sematikus diagramja; (B) Az elektromos mezők sematikus diagramja az APD fotodetektor minden rétegében.
Feladás időpontja: 2025-06-06