Najnovije istraživanje odlavinski fotodetektor
Infracrvena tehnologija detekcije naširoko se koristi u vojnom izviđanju, praćenju okoliša, medicinskoj dijagnostici i drugim područjima. Tradicionalni infracrveni detektori imaju neka ograničenja u izvedbi, kao što su osjetljivost detekcije, brzina odziva i tako dalje. InAs/InAsSb superrešetkasti materijali klase II (T2SL) imaju izvrsna fotoelektrična svojstva i mogućnost podešavanja, što ih čini idealnim za dugovalne infracrvene (LWIR) detektore. Problem slabog odziva u dugovalnoj infracrvenoj detekciji zabrinjava već dugo vremena, što uvelike ograničava pouzdanost aplikacija elektroničkih uređaja. Iako lavinski fotodetektor (APD fotodetektor) ima izvrsne performanse odziva, pati od visoke tamne struje tijekom množenja.
Kako bi riješio ove probleme, tim sa Sveučilišta elektroničke znanosti i tehnologije u Kini uspješno je dizajnirao dugovalnu infracrvenu lavinsku fotodiodu (APD) visokih performansi klase II superrešetke (T2SL). Istraživači su koristili nižu stopu rekombinacije pužnice InAs/InAsSb T2SL sloja apsorbera kako bi smanjili tamnu struju. U isto vrijeme, AlAsSb s niskom k vrijednošću koristi se kao sloj množitelja za suzbijanje buke uređaja uz održavanje dovoljnog pojačanja. Ovaj dizajn pruža obećavajuće rješenje za promicanje razvoja tehnologije dugovalne infracrvene detekcije. Detektor ima stepenasto višeslojni dizajn, a podešavanjem omjera sastava InAs i InAsSb, postiže se glatki prijelaz vrpčaste strukture, a performanse detektora se poboljšavaju. Što se tiče odabira materijala i procesa pripreme, ova studija detaljno opisuje metodu rasta i procesne parametre InAs/InAsSb T2SL materijala korištenog za pripremu detektora. Određivanje sastava i debljine InAs/InAsSb T2SL je kritično i potrebna je prilagodba parametara za postizanje ravnoteže naprezanja. U kontekstu dugovalne infracrvene detekcije, da bi se postigla ista granična valna duljina kao InAs/GaSb T2SL, potrebna je deblja InAs/InAsSb T2SL jedna perioda. Međutim, deblji monocikl rezultira smanjenjem koeficijenta apsorpcije u smjeru rasta i povećanjem efektivne mase rupa u T2SL. Utvrđeno je da se dodavanjem Sb komponente može postići duža granična valna duljina bez značajnog povećanja debljine pojedinačne periode. Međutim, prekomjerni sastav Sb može dovesti do segregacije Sb elemenata.
Stoga je InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL sa Sb grupom 0.5 odabran kao aktivni sloj APD-afotodetektor. InAs/InAsSb T2SL uglavnom raste na GaSb supstratima, tako da je potrebno razmotriti ulogu GaSb u kontroli naprezanja. U biti, postizanje ravnoteže naprezanja uključuje usporedbu prosječne konstante rešetke superrešetke za jedan period s konstantom rešetke supstrata. Općenito, vlačna deformacija u InAs kompenzira se tlačnom deformacijom koju uvodi InAsSb, što rezultira debljim InAs slojem od InAsSb sloja. Ova studija je izmjerila karakteristike fotoelektričnog odziva lavinskog fotodetektora, uključujući spektralni odziv, tamnu struju, šum itd., i potvrdila učinkovitost dizajna sloja stepenastog gradijenta. Analiziran je učinak lavinskog umnožavanja lavinskog fotodetektora te je razmatran odnos između faktora umnožavanja i snage upadne svjetlosti, temperature i drugih parametara.
SLIKA (A) Shematski dijagram InAs/InAsSb dugovalnog infracrvenog APD fotodetektora; (B) Shematski dijagram električnih polja na svakom sloju APD fotodetektora.
Vrijeme objave: 6. siječnja 2025