Najnowsze badaniafotodetektor lawinowy
Technologia detekcji podczerwieni jest szeroko stosowana w rozpoznaniu wojskowym, monitorowaniu środowiska, diagnostyce medycznej i innych dziedzinach. Tradycyjne detektory podczerwieni mają pewne ograniczenia wydajności, takie jak czułość detekcji, szybkość reakcji itd. Materiały InAs/InAsSb klasy II supersieci (T2SL) mają doskonałe właściwości fotoelektryczne i możliwość strojenia, co czyni je idealnymi do detektorów podczerwieni długofalowej (LWIR). Problem słabej reakcji w detekcji podczerwieni długofalowej jest problemem od dawna, co znacznie ogranicza niezawodność zastosowań urządzeń elektronicznych. Chociaż fotodetektor lawinowy (Fotodetektor APD) ma doskonałą wydajność reakcji, ale cierpi z powodu wysokiego prądu ciemnego podczas mnożenia.
Aby rozwiązać te problemy, zespół z University of Electronic Science and Technology of China zaprojektował wysokowydajną supersieć klasy II (T2SL) długofalową fotodiodę lawinową podczerwoną (APD). Naukowcy wykorzystali niższą szybkość rekombinacji świdra warstwy absorbującej InAs/InAsSb T2SL, aby zmniejszyć prąd ciemny. Jednocześnie AlAsSb o niskiej wartości k jest używany jako warstwa mnożnika, aby tłumić szum urządzenia przy jednoczesnym zachowaniu wystarczającego wzmocnienia. Ta konstrukcja stanowi obiecujące rozwiązanie dla promowania rozwoju technologii detekcji długofalowej podczerwieni. Detektor przyjmuje stopniowaną konstrukcję warstwową, a poprzez dostosowanie stosunku składu InAs i InAsSb osiąga się płynne przejście struktury pasma, a wydajność detektora ulega poprawie. W odniesieniu do wyboru materiału i procesu przygotowania, niniejsze badanie szczegółowo opisuje metodę wzrostu i parametry procesu materiału InAs/InAsSb T2SL użytego do przygotowania detektora. Określenie składu i grubości InAs/InAsSb T2SL jest krytyczne, a dostosowanie parametrów jest wymagane w celu osiągnięcia równowagi naprężeń. W kontekście detekcji podczerwieni długofalowej, aby osiągnąć tę samą długość fali odcięcia co InAs/GaSb T2SL, wymagany jest grubszy pojedynczy okres InAs/InAsSb T2SL. Jednak grubszy monocykl powoduje zmniejszenie współczynnika absorpcji w kierunku wzrostu i zwiększenie efektywnej masy dziur w T2SL. Stwierdzono, że dodanie składnika Sb może osiągnąć dłuższą długość fali odcięcia bez znacznego zwiększenia grubości pojedynczego okresu. Jednak nadmierny skład Sb może prowadzić do segregacji elementów Sb.
Dlatego też wybrano warstwę InAs/InAs0,5Sb0,5 T2SL z grupą Sb 0,5 jako warstwę aktywną APDfotodetektor. InAs/InAsSb T2SL rośnie głównie na podłożach GaSb, więc należy wziąć pod uwagę rolę GaSb w zarządzaniu odkształceniem. Zasadniczo osiągnięcie równowagi odkształcenia obejmuje porównanie średniej stałej sieci supersieci dla jednego okresu do stałej sieci podłoża. Zasadniczo odkształcenie rozciągające w InAs jest kompensowane przez odkształcenie ściskające wprowadzone przez InAsSb, co skutkuje grubszą warstwą InAs niż warstwa InAsSb. W tym badaniu zmierzono charakterystyki odpowiedzi fotoelektrycznej fotodetektora lawinowego, w tym odpowiedź widmową, prąd ciemny, szum itp., i zweryfikowano skuteczność konstrukcji stopniowanej warstwy gradientowej. Przeanalizowano efekt mnożenia lawinowego fotodetektora lawinowego, a także omówiono związek między współczynnikiem mnożenia a mocą padającego światła, temperaturą i innymi parametrami.
FIG. (A) Schematyczny diagram długofalowego fotodetektora podczerwieni APD InAs/InAsSb; (B) Schematyczny diagram pól elektrycznych w każdej warstwie fotodetektora APD.
Czas publikacji: 06-01-2025