Jauns pētījums par īpaši plāniem materiāliemInGaAs fotodetektors
Īsviļņu infrasarkanās (SWIR) attēlveidošanas tehnoloģijas attīstība ir devusi ievērojamu ieguldījumu nakts redzamības sistēmās, rūpnieciskajā pārbaudē, zinātniskajā pētniecībā, drošības aizsardzībā un citās jomās. Pieaugot pieprasījumam pēc noteikšanas ārpus redzamās gaismas spektra, arī īsviļņu infrasarkano attēlu sensoru attīstība nepārtraukti pieaug. Tomēr augstas izšķirtspējas un zema trokšņa līmeņa sasniegšanaplaša spektra fotodetektorsjoprojām saskaras ar daudzām tehniskām problēmām. Lai gan tradicionālajiem InGaAs īsviļņu infrasarkanajiem fotodetektoriem var būt izcila fotoelektriskās konversijas efektivitāte un nesēju mobilitāte, pastāv fundamentāla pretruna starp to galvenajiem veiktspējas rādītājiem un ierīces struktūru. Lai iegūtu augstāku kvantu efektivitāti (QE), tradicionālajām konstrukcijām ir nepieciešams absorbcijas slānis (AL) 3 mikrometru vai lielāks, un šī strukturālā konstrukcija rada dažādas problēmas.
Lai samazinātu absorbcijas slāņa (TAL) biezumu InGaAs īsviļņu infrasarkanajā starojumāfotodetektors, absorbcijas samazinājuma kompensēšana garos viļņu garumos ir ļoti svarīga, īpaši, ja maza laukuma absorbcijas slāņa biezums noved pie nepietiekamas absorbcijas garo viļņu garumu diapazonā. 1.a attēlā parādīta maza laukuma absorbcijas slāņa biezuma kompensēšanas metode, pagarinot optiskās absorbcijas ceļu. Šis pētījums uzlabo kvantu efektivitāti (QE) īsviļņu infrasarkanajā joslā, ieviešot uz TiOx/Au balstītu vadāmā režīma rezonanses (GMR) struktūru ierīces aizmugurē.
Salīdzinot ar tradicionālajām plaknes metāla atstarošanas struktūrām, vadāmā režīma rezonanses struktūra var radīt vairākus rezonanses absorbcijas efektus, ievērojami uzlabojot garviļņu gaismas absorbcijas efektivitāti. Pētnieki optimizēja vadāmā režīma rezonanses struktūras galveno parametru dizainu, tostarp periodu, materiāla sastāvu un aizpildījuma koeficientu, izmantojot stingro saistīto viļņu analīzes (RCWA) metodi. Tā rezultātā šī ierīce joprojām saglabā efektīvu absorbciju īsviļņu infrasarkanajā joslā. Izmantojot InGaAs materiālu priekšrocības, pētnieki pētīja arī spektrālo reakciju atkarībā no substrāta struktūras. Absorbcijas slāņa biezuma samazinājumam vajadzētu būt saistītam ar EQE samazināšanos.
Noslēgumā jāsaka, ka šajā pētījumā veiksmīgi izstrādāts InGaAs detektors ar tikai 0,98 mikrometru biezumu, kas ir vairāk nekā 2,5 reizes plānāks nekā tradicionālā struktūra. Vienlaikus tas saglabā kvantu efektivitāti virs 70% 400–1700 nm viļņu garuma diapazonā. Šis īpaši plānā InGaAs fotodetektora revolucionārais sasniegums paver jaunu tehnisku ceļu augstas izšķirtspējas, zema trokšņa plaša spektra attēlu sensoru izstrādei. Paredzams, ka īpaši plānās struktūras dizaina nodrošinātais ātrais nesēju pārneses laiks ievērojami samazinās elektrisko šķērsrunu un uzlabos ierīces reakcijas raksturlielumus. Vienlaikus samazinātā ierīces struktūra ir piemērotāka vienas mikroshēmas trīsdimensiju (M3D) integrācijas tehnoloģijai, liekot pamatu augsta blīvuma pikseļu masīvu sasniegšanai.
Publicēšanas laiks: 2026. gada 24. februāris