Најновије истраживање офотодетектор лавине
Технологија инфрацрвене детекције се широко користи у војном извиђању, праћењу животне средине, медицинској дијагностици и другим областима. Традиционални инфрацрвени детектори имају нека ограничења у перформансама, као што су осетљивост детекције, брзина одзива и тако даље. InAs/InAsSb суперрешеткасти материјали класе II (T2SL) имају одлична фотоелектрична својства и подесивост, што их чини идеалним за дуготаласне инфрацрвене (LWIR) детекторе. Проблем слабог одзива код дуготаласне инфрацрвене детекције је већ дуго забрињавајући, што значајно ограничава поузданост примене електронских уређаја. Иако лавински фотодетектор (АПД фотодетектор) има одличне перформансе одзива, пати од велике тамне струје током множења.
Да би решио ове проблеме, тим са Универзитета за електронску науку и технологију у Кини успешно је пројектовао високоперформансну инфрацрвену лавинску фотодиоду (АПД) класе II суперрешетке (T2SL) са дугим таласима. Истраживачи су користили нижу брзину рекомбинације сврдла апсорбујућег слоја InAs/InAsSb T2SL да би смањили тамну струју. Истовремено, AlAsSb са ниском k вредношћу се користи као слој за умножавање како би се сузбио шум уређаја уз одржавање довољног појачања. Овај дизајн пружа обећавајуће решење за промоцију развоја технологије инфрацрвене детекције дугих таласа. Детектор усваја степенасти дизајн, а подешавањем односа састава InAs и InAsSb постиже се глатка транзиција структуре трака и побољшавају се перформансе детектора. Што се тиче избора материјала и процеса припреме, ова студија детаљно описује метод раста и процесне параметре InAs/InAsSb T2SL материјала који се користи за припрему детектора. Одређивање састава и дебљине InAs/InAsSb T2SL је кључно и потребно је подешавање параметара да би се постигла равнотежа напона. У контексту детекције инфрацрвеног зрачења дугих таласа, да би се постигла иста гранична таласна дужина као код InAs/GaSb T2SL, потребан је дебљи InAs/InAsSb T2SL једнопериодични слој. Међутим, дебљи моноциклус доводи до смањења коефицијента апсорпције у смеру раста и повећања ефективне масе шупљина у T2SL. Утврђено је да додавањем Sb компоненте може се постићи дужа гранична таласна дужина без значајног повећања дебљине једнопериодичног слоја. Међутим, прекомерни састав Sb може довести до сегрегације Sb елемената.
Стога је InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL са Sb групом 0.5 изабран као активни слој APD-а.фотодетекторInAs/InAsSb T2SL углавном расте на GaSb подлогама, тако да треба узети у обзир улогу GaSb у управљању напрезањем. У суштини, постизање равнотеже напрезања подразумева поређење просечне константе решетке суперрешетке за један период са константом решетке подлоге. Генерално, затезна деформација у InAs је компензована компресивном деформацијом коју уноси InAsSb, што резултира дебљим слојем InAs од слоја InAsSb. Ова студија је мерила карактеристике фотоелектричног одзива лавинског фотодетектора, укључујући спектрални одзив, тамну струју, шум итд., и потврдила ефикасност дизајна степенастог градијентног слоја. Анализиран је ефекат мултипликације лавине лавинског фотодетектора и разматрана је веза између фактора мултипликације и снаге упадног светла, температуре и других параметара.
СЛ. (А) Шематски дијаграм дуготаласног инфрацрвеног APD фотодетектора InAs/InAsSb; (Б) Шематски дијаграм електричних поља на сваком слоју APD фотодетектора.
Време објаве: 06.01.2025.