Najnovejše raziskave oplazovni fotodetektor
Tehnologija infrardečega zaznavanja se pogosto uporablja v vojaškem izvidovanju, spremljanju okolja, medicinski diagnostiki in drugih področjih. Tradicionalni infrardeči detektorji imajo nekatere omejitve glede delovanja, kot so občutljivost zaznavanja, hitrost odziva in tako naprej. Materiali InAs/InAsSb razreda II s supermrežo (T2SL) imajo odlične fotoelektrične lastnosti in prilagodljivost, zaradi česar so idealni za detektorje dolgovalovnega infrardečega sevanja (LWIR). Problem šibkega odziva pri zaznavanju dolgovalovnega infrardečega sevanja je že dolgo časa zaskrbljujoč, kar močno omejuje zanesljivost uporabe elektronskih naprav. Čeprav plazovni fotodetektor (APD fotodetektor) ima odličen odzivni učinek, med množenjem pa trpi zaradi visokega temnega toka.
Za rešitev teh težav je ekipa z Univerze za elektronsko znanost in tehnologijo na Kitajskem uspešno zasnovala visokozmogljivo dolgovalovno infrardečo lavinsko fotodiodo (APD) razreda II s supermrežo (T2SL). Raziskovalci so uporabili nižjo stopnjo rekombinacije polža absorberskega sloja InAs/InAsSb T2SL za zmanjšanje temnega toka. Hkrati se kot multiplikator uporablja AlAsSb z nizko vrednostjo k za zatiranje šuma naprave, hkrati pa se ohranja zadostno ojačanje. Ta zasnova ponuja obetavno rešitev za spodbujanje razvoja tehnologije zaznavanja dolgih valovnih infrardečih žarkov. Detektor ima stopničasto večplastno zasnovo, s prilagajanjem razmerja sestave InAs in InAsSb pa se doseže gladek prehod pasovne strukture in izboljša delovanje detektorja. Kar zadeva izbiro materiala in postopek priprave, ta študija podrobno opisuje metodo rasti in procesne parametre materiala InAs/InAsSb T2SL, ki se uporablja za pripravo detektorja. Določanje sestave in debeline InAs/InAsSb T2SL je ključnega pomena, za doseganje ravnovesja napetosti pa je potrebna prilagoditev parametrov. V kontekstu detekcije dolgovalovnega infrardečega sevanja je za doseganje enake mejne valovne dolžine kot pri InAs/GaSb T2SL potreben debelejši InAs/InAsSb T2SL z eno periodo. Vendar pa debelejši monocikel povzroči zmanjšanje absorpcijskega koeficienta v smeri rasti in povečanje efektivne mase lukenj v T2SL. Ugotovljeno je bilo, da lahko z dodajanjem komponente Sb dosežemo daljšo mejno valovno dolžino brez bistvenega povečanja debeline posamezne periode. Vendar pa lahko prekomerna sestava Sb povzroči segregacijo elementov Sb.
Zato je bil kot aktivna plast APD izbran InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL s skupino Sb 0.5.fotodetektorInAs/InAsSb T2SL raste predvsem na GaSb substratih, zato je treba upoštevati vlogo GaSb pri obvladovanju deformacij. V bistvu doseganje ravnovesja deformacij vključuje primerjavo povprečne konstante mreže supermreže za eno periodo s konstanto mreže substrata. Na splošno se natezna deformacija v InAs kompenzira s tlačno deformacijo, ki jo povzroči InAsSb, kar ima za posledico debelejšo plast InAs kot plast InAsSb. Ta študija je izmerila fotoelektrične odzivne karakteristike plaznega fotodetektorja, vključno s spektralnim odzivom, temnim tokom, šumom itd., in preverila učinkovitost zasnove stopničaste gradientne plasti. Analiziran je učinek množenja plazov plaznega fotodetektorja in obravnavana je povezava med faktorjem množenja in močjo vpadne svetlobe, temperaturo in drugimi parametri.
SLIKA (A) Shematski diagram dolgovalovnega infrardečega APD fotodetektorja InAs/InAsSb; (B) Shematski diagram električnih polj na vsaki plasti APD fotodetektorja.
Čas objave: 6. januar 2025