Jaunākais pētījums parlavīnu fotodetektors
Infrasarkanās detekcijas tehnoloģija tiek plaši izmantota militārajā izlūkošanā, vides monitoringā, medicīniskajā diagnostikā un citās jomās. Tradicionālajiem infrasarkanajiem detektoriem ir daži veiktspējas ierobežojumi, piemēram, detekcijas jutība, reakcijas ātrums utt. InAs/InAsSb II klases superrežģa (T2SL) materiāliem ir lieliskas fotoelektriskās īpašības un regulējamība, padarot tos ideāli piemērotus garo viļņu infrasarkano (LWIR) detektoriem. Vājas reakcijas problēma garo viļņu infrasarkano staru detekcijas procesā ir bijusi problēma jau ilgu laiku, kas ievērojami ierobežo elektronisko ierīču lietojumprogrammu uzticamību. Lai gan lavīnu fotodetektors (APD fotodetektors) ir lieliska reakcijas veiktspēja, taču reizināšanas laikā tā cieš no lielas tumšās strāvas.
Lai atrisinātu šīs problēmas, Ķīnas Elektronikas zinātnes un tehnoloģiju universitātes komanda ir veiksmīgi izstrādājusi augstas veiktspējas II klases superrežģa (T2SL) garo viļņu infrasarkanās lavīnas fotodiodi (APD). Pētnieki izmantoja InAs/InAsSb T2SL absorbētāja slāņa zemāko augera rekombinācijas ātrumu, lai samazinātu tumšo strāvu. Vienlaikus kā reizinātāja slānis tiek izmantots AlAsSb ar zemu k vērtību, lai nomāktu ierīces troksni, vienlaikus saglabājot pietiekamu pastiprinājumu. Šis dizains nodrošina daudzsološu risinājumu garo viļņu infrasarkanās detektēšanas tehnoloģijas attīstības veicināšanai. Detektors izmanto pakāpenisku dizainu, un, pielāgojot InAs un InAsSb sastāva attiecību, tiek panākta vienmērīga joslu struktūras pāreja un uzlabota detektora veiktspēja. Runājot par materiālu izvēli un sagatavošanas procesu, šajā pētījumā detalizēti aprakstīta detektora sagatavošanā izmantotā InAs/InAsSb T2SL materiāla augšanas metode un procesa parametri. InAs/InAsSb T2SL sastāva un biezuma noteikšana ir kritiski svarīga, un parametru pielāgošana ir nepieciešama, lai panāktu sprieguma līdzsvaru. Garviļņu infrasarkanās detekcijas kontekstā, lai sasniegtu tādu pašu robežviļņa garumu kā InAs/GaSb T2SL, ir nepieciešams biezāks InAs/InAsSb T2SL viens periods. Tomēr biezāks monocikls samazina absorbcijas koeficientu augšanas virzienā un palielina caurumu efektīvo masu T2SL. Ir konstatēts, ka, pievienojot Sb komponentu, var panākt garāku robežviļņa garumu, būtiski nepalielinot viena perioda biezumu. Tomēr pārmērīgs Sb sastāvs var izraisīt Sb elementu segregāciju.
Tāpēc par APD aktīvo slāni tika izvēlēts InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL ar Sb grupu 0.5.fotodetektorsInAs/InAsSb T2SL galvenokārt aug uz GaSb substrātiem, tāpēc ir jāņem vērā GaSb loma deformācijas pārvaldībā. Būtībā deformācijas līdzsvara sasniegšana ietver superrežģa vidējās režģa konstantes salīdzināšanu vienā periodā ar substrāta režģa konstanti. Parasti stiepes deformāciju InAs kompensē spiedes deformācija, ko rada InAsSb, kā rezultātā InAs slānis ir biezāks nekā InAsSb slānis. Šajā pētījumā tika mērītas lavīnu fotodetektora fotoelektriskās atbildes raksturlielumi, tostarp spektrālā atbilde, tumšā strāva, troksnis utt., un pārbaudīta pakāpienveida gradienta slāņa konstrukcijas efektivitāte. Tiek analizēts lavīnu fotodetektora lavīnu reizināšanas efekts un apspriesta saistība starp reizināšanas koeficientu un krītošās gaismas jaudu, temperatūru un citiem parametriem.
ATT. (A) InAs/InAsSb garo viļņu infrasarkanā APD fotodetektora shematiska diagramma; (B) Elektrisko lauku shematiska diagramma katrā APD fotodetektora slānī.
Publicēšanas laiks: 2025. gada 6. janvāris