Najnovejša raziskava olavinski fotodetektor
Infrardeča tehnologija zaznavanja se pogosto uporablja v vojaškem izvidništvu, spremljanju okolja, medicinski diagnostiki in na drugih področjih. Tradicionalni infrardeči detektorji imajo nekatere omejitve glede delovanja, kot so občutljivost zaznavanja, hitrost odziva itd. InAs/InAsSb supermrežni materiali razreda II (T2SL) imajo odlične fotoelektrične lastnosti in nastavljivost, zaradi česar so idealni za dolgovalovne infrardeče detektorje (LWIR). Problem šibkega odziva pri dolgovalovnem infrardečem zaznavanju je že dolgo zaskrbljujoč, kar močno omejuje zanesljivost aplikacij elektronskih naprav. Čeprav lavinski fotodetektor (APD fotodetektor) ima odlično odzivnost, med množenjem trpi zaradi visokega temnega toka.
Da bi rešili te težave, je skupina s Kitajske univerze za elektronsko znanost in tehnologijo uspešno zasnovala visoko zmogljivo infrardečo lavinsko fotodiodo (APD) z visoko zmogljivo superrešetko razreda II (T2SL). Raziskovalci so uporabili nižjo stopnjo rekombinacije polža absorberske plasti InAs/InAsSb T2SL za zmanjšanje temnega toka. Hkrati se AlAsSb z nizko vrednostjo k uporablja kot množilni sloj za dušenje hrupa naprave ob ohranjanju zadostnega ojačenja. Ta zasnova zagotavlja obetavno rešitev za spodbujanje razvoja dolgovalovne infrardeče tehnologije zaznavanja. Detektor ima stopničasto večplastno zasnovo in s prilagoditvijo razmerja sestave InAs in InAsSb je dosežen gladek prehod pasovne strukture in izboljšana je učinkovitost detektorja. Kar zadeva izbiro materiala in postopek priprave, ta študija podrobno opisuje metodo rasti in procesne parametre materiala InAs/InAsSb T2SL, uporabljenega za pripravo detektorja. Določanje sestave in debeline InAs/InAsSb T2SL je ključnega pomena in potrebna je prilagoditev parametrov, da se doseže napetostno ravnovesje. V okviru dolgovalovnega infrardečega zaznavanja je za doseganje enake mejne valovne dolžine kot InAs/GaSb T2SL potrebna debelejša posamezna doba InAs/InAsSb T2SL. 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, ne da bi bistveno povečali debelino posamezne periode. Vendar pa lahko prekomerna sestava Sb povzroči segregacijo elementov Sb.
Zato je bil InAs/InAs0,5Sb0,5 T2SL s Sb skupino 0,5 izbran kot aktivni sloj APDfotodetektor. InAs/InAsSb T2SL večinoma raste na substratih GaSb, zato je treba upoštevati vlogo GaSb pri obvladovanju obremenitev. V bistvu doseganje deformacijskega ravnovesja vključuje primerjavo povprečne konstante mreže supermreže za eno obdobje 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 značilnosti fotoelektričnega odziva lavinskega fotodetektorja, vključno s spektralnim odzivom, temnim tokom, šumom itd., in preverila učinkovitost zasnove plasti s stopničastim gradientom. Analiziran je lavinski multiplikacijski učinek lavinskega fotodetektorja in obravnavana povezava med multiplikacijskim faktorjem in močjo vpadne svetlobe, temperaturo in drugimi parametri.
FIG. (A) Shematski diagram dolgovalovnega infrardečega APD fotodetektorja InAs/InAsSb; (B) Shematski diagram električnih polj na vsaki plasti fotodetektorja APD.
Čas objave: Jan-06-2025