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 (T2SL) charakteryzują się doskonałymi właściwościami fotoelektrycznymi i przestrajalnością, co czyni je idealnymi do detektorów podczerwieni długofalowej (LWIR). Problem słabej reakcji w detekcji podczerwieni długofalowej jest problemem od dawna, co znacznie ogranicza niezawodność urządzeń elektronicznych. Chociaż fotodetektor lawinowy (Fotodetektor APD) ma doskonałą wydajność reakcji, ale jest narażona na wysoki prąd ciemny podczas mnożenia.
Aby rozwiązać te problemy, zespół z Chińskiego Uniwersytetu Nauki Elektronicznej i Technologii z powodzeniem zaprojektował wysokowydajną fotodiodę lawinową (APD) w podczerwieni długofalowej z supersieci klasy II (T2SL). Naukowcy wykorzystali niższą szybkość rekombinacji świdra warstwy absorbującej InAs/InAsSb T2SL do zmniejszenia prądu ciemnego. Jednocześnie, AlAsSb o niskiej wartości współczynnika k jest używany jako warstwa mnożąca w celu tłumienia szumów urządzenia przy jednoczesnym zachowaniu wystarczającego wzmocnienia. Ta konstrukcja stanowi obiecujące rozwiązanie dla promowania rozwoju technologii detekcji podczerwieni długofalowej. Detektor wykorzystuje stopniowaną konstrukcję warstwową, a poprzez dostosowanie stosunku składu InAs i InAsSb osiąga się płynne przejście struktury pasmowej, co poprawia wydajność detektora. W odniesieniu do doboru materiałów i procesu przygotowania, niniejsze badanie szczegółowo opisuje metodę wzrostu i parametry procesu materiału InAs/InAsSb T2SL użytego do przygotowania detektora. Określenie składu i grubości warstwy InAs/InAsSb T2SL jest kluczowe, a do uzyskania równowagi naprężeń wymagana jest korekta parametrów. W kontekście detekcji w podczerwieni długofalowej, aby osiągnąć tę samą długość fali odcięcia, co w przypadku InAs/GaSb T2SL, wymagany jest grubszy pojedynczy okres warstwy InAs/InAsSb T2SL. Jednak grubszy monocykl powoduje spadek współczynnika absorpcji w kierunku wzrostu i wzrost efektywnej masy dziur w warstwie T2SL. Stwierdzono, że dodanie składnika Sb pozwala uzyskać dłuższą długość fali odcięcia bez znaczącego zwiększenia grubości pojedynczego okresu. Jednak nadmierna zawartość Sb może prowadzić do segregacji pierwiastków 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, dlatego należy uwzględnić rolę GaSb w zarządzaniu odkształceniem. Zasadniczo, osiągnięcie równowagi odkształcenia polega na porównaniu średniej stałej sieci supersieci dla jednego okresu ze stałą sieci podłoża. Zasadniczo, odkształcenie rozciągające w InAs jest kompensowane przez odkształcenie ściskające wprowadzone przez InAsSb, co skutkuje grubszą warstwą InAs niż warstwa InAsSb. W niniejszym badaniu zmierzono charakterystyki odpowiedzi fotoelektrycznej fotodetektora lawinowego, w tym odpowiedź widmową, prąd ciemny, szum itp., oraz zweryfikowano skuteczność konstrukcji warstwy o schodkowym gradiencie. Przeanalizowano efekt mnożenia lawinowego fotodetektora lawinowego, a także omówiono zależność 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