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 w działaniu, takie jak czułość wykrywania, szybkość reakcji i tak dalej. Materiały supersieciowe klasy II (T2SL) InAs/InAsSb mają doskonałe właściwości fotoelektryczne i przestrajalność, dzięki czemu idealnie nadają się do detektorów długofalowej podczerwieni (LWIR). Problem słabej reakcji w detekcji w podczerwieni długofalowej budzi obawy od dawna, co znacznie ogranicza niezawodność zastosowań urządzeń elektronicznych. Chociaż fotodetektor lawinowy (Fotodetektor APD) ma doskonałą wydajność reakcji, cierpi z powodu wysokiego prądu ciemnego podczas mnożenia.
Aby rozwiązać te problemy, zespół z Chińskiego Uniwersytetu Nauki i Technologii Elektronicznej z powodzeniem zaprojektował wysokowydajną długofalową fotodiodę lawinową (APD) z supersiecią klasy II (T2SL). Badacze wykorzystali niższy stopień rekombinacji ślimaka warstwy absorbera InAs/InAsSb T2SL, aby zmniejszyć prąd ciemny. Jednocześnie AlAsSb o niskiej wartości k jest używany jako warstwa mnożąca w celu tłumienia szumów urządzenia przy jednoczesnym zachowaniu wystarczającego wzmocnienia. Konstrukcja ta stanowi obiecujące rozwiązanie wspierające rozwój technologii detekcji w podczerwieni na długich falach. W detektorze zastosowano schodkową konstrukcję warstwową, a dostosowując stosunek składu InAs i InAsSb, uzyskuje się płynne przejście struktury pasmowej i poprawia się wydajność detektora. W niniejszej pracy szczegółowo opisano metodę wzrostu i parametry procesu materiału InAs/InAsSb T2SL użytego do przygotowania detektora pod względem doboru materiału i procesu jego przygotowania. Określenie składu i grubości InAs/InAsSb T2SL ma kluczowe znaczenie, a do osiągnięcia równowagi naprężeń wymagane jest dostosowanie parametrów. W kontekście długofalowej detekcji w podczerwieni, aby uzyskać tę samą długość fali odcięcia co InAs/GaSb T2SL, wymagany jest grubszy pojedynczy okres InAs/InAsSb T2SL. Jednak grubszy monocykl powoduje spadek współczynnika absorpcji w kierunku wzrostu i wzrost efektywnej masy otworów w T2SL. Stwierdzono, że dodanie składnika Sb pozwala uzyskać dłuższą długość fali odcięcia bez znaczącego zwiększania grubości pojedynczego okresu. Jednakże nadmierny skład Sb może prowadzić do segregacji pierwiastków Sb.
Dlatego jako warstwę aktywną APD wybrano InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL z grupą Sb 0.5fotodetektor. InAs/InAsSb T2SL rośnie głównie na podłożach GaSb, dlatego należy wziąć pod uwagę rolę GaSb w zarządzaniu odkształceniami. Zasadniczo osiągnięcie równowagi odkształcenia polega na porównaniu średniej stałej sieci supersieci w jednym okresie ze stałą sieciową podłoża. Ogólnie rzecz biorąc, naprężenie rozciągające w InAs jest kompensowane przez naprężenie ściskające wprowadzone przez InAsSb, w wyniku czego warstwa InAs jest grubsza niż warstwa InAsSb. W badaniu tym zmierzono charakterystykę odpowiedzi fotoelektrycznej fotodetektora lawinowego, w tym reakcję widmową, prąd ciemny, szum itp., A także zweryfikowano skuteczność konstrukcji warstwy stopniowanego gradientu. Przeanalizowano lawinowy efekt zwielokrotniania fotodetektora lawinowego i omówiono związek między współczynnikiem mnożenia a mocą padającego światła, temperaturą i innymi parametrami.
FIGA. (A) Schemat ideowy długofalowego fotodetektora APD na podczerwień InAs/InAsSb; (B) Schematyczny diagram pól elektrycznych w każdej warstwie fotodetektora APD.
Czas publikacji: 06 stycznia 2025 r