Nejnovější výzkumlavinový fotodetektor
Technologie infračervené detekce se široce používá ve vojenském průzkumu, monitorování životního prostředí, lékařské diagnostice a dalších oblastech. Tradiční infračervené detektory mají určitá omezení ve výkonu, jako je citlivost detekce, rychlost odezvy atd. Materiály InAs/InAsSb třídy II s supermřížkou (T2SL) mají vynikající fotoelektrické vlastnosti a laditelnost, což je činí ideálními pro detektory dlouhovlnného infračerveného záření (LWIR). Problém slabé odezvy při detekci dlouhovlnného infračerveného záření je již dlouhou dobu problémem, což značně omezuje spolehlivost aplikací v elektronických zařízeních. Ačkoli lavinový fotodetektor (APD fotodetektor) má vynikající odezvu, trpí však vysokým tmavým proudem během násobení.
Aby se tyto problémy vyřešily, tým z Čínské univerzity elektronických věd a technologií úspěšně navrhl vysoce výkonnou infračervenou lavinovou fotodiodu (APD) třídy II s technologií supermřížky (T2SL). Vědci využili nižší rychlost šnekové rekombinace absorpční vrstvy InAs/InAsSb T2SL ke snížení temného proudu. Zároveň byl jako multiplikační vrstva použit AlAsSb s nízkou hodnotou k pro potlačení šumu zařízení při zachování dostatečného zesílení. Tato konstrukce představuje slibné řešení pro podporu vývoje technologie detekce infračerveného záření s dlouhými vlnami. Detektor využívá stupňovitou vrstvu a úpravou poměru složení InAs a InAsSb je dosaženo plynulého přechodu pásové struktury a zlepšení výkonu detektoru. Pokud jde o výběr materiálu a proces přípravy, tato studie podrobně popisuje metodu růstu a procesní parametry materiálu InAs/InAsSb T2SL použitého k přípravě detektoru. Stanovení složení a tloušťky InAs/InAsSb T2SL je zásadní a pro dosažení vyvážení napětí je nutné upravit parametry. V kontextu detekce dlouhovlnného infračerveného záření je pro dosažení stejné mezní vlnové délky jako u InAs/GaSb T2SL zapotřebí silnější jednoperiodový InAs/InAsSb T2SL. Silnější monocyklus však vede ke snížení absorpčního koeficientu ve směru růstu a ke zvýšení efektivní hmotnosti děr v T2SL. Bylo zjištěno, že přidáním složky Sb lze dosáhnout delší mezní vlnové délky bez významného zvýšení tloušťky jednoperiodového složení. Nadměrné složení Sb však může vést k segregaci prvků Sb.
Proto byl jako aktivní vrstva APD vybrán InAs/InAs0,5Sb0,5 T2SL se skupinou Sb 0,5.fotodetektorInAs/InAsSb T2SL roste hlavně na substrátech GaSb, takže je třeba zvážit roli GaSb v řízení deformace. Dosažení rovnováhy deformace v podstatě zahrnuje porovnání průměrné mřížkové konstanty supermřížky pro jednu periodu s mřížkovou konstantou substrátu. Obecně je tahové napětí v InAs kompenzováno tlakovým napětím zavedeným InAsSb, což má za následek silnější vrstvu InAs než vrstva InAsSb. Tato studie měřila charakteristiky fotoelektrické odezvy lavinového fotodetektoru, včetně spektrální odezvy, tmavého proudu, šumu atd., a ověřila účinnost návrhu stupňovité gradientní vrstvy. Je analyzován multiplikační efekt lavinového fotodetektoru a je diskutován vztah mezi multiplikačním faktorem a výkonem dopadajícího světla, teplotou a dalšími parametry.
OBR. (A) Schéma dlouhovlnného infračerveného APD fotodetektoru InAs/InAsSb; (B) Schéma elektrických polí v každé vrstvě APD fotodetektoru.
Čas zveřejnění: 6. ledna 2025