Ново изследване на ултратънкитеInGaAs фотодетектор
Развитието на технологията за късовълново инфрачервено (SWIR) изображение е допринесло значително за системите за нощно виждане, промишления контрол, научните изследвания, защитата на сигурността и други области. С нарастващото търсене на детекция извън спектъра на видимата светлина, разработването на късовълнови инфрачервени сензори за изображение също непрекъснато се увеличава. Въпреки това, постигането на висока резолюция и нисък шум...широкоспектърен фотодетекторвсе още е изправен пред много технически предизвикателства. Въпреки че традиционният InGaAs късовълнов инфрачервен фотодетектор може да покаже отлична ефективност на фотоелектричното преобразуване и мобилност на носителите, съществува фундаментално противоречие между ключовите им показатели за ефективност и структурата на устройството. За да се постигне по-висока квантова ефективност (QE), конвенционалните конструкции изискват абсорбционен слой (AL) от 3 микрометра или повече и този структурен дизайн води до различни проблеми.
За да се намали дебелината на абсорбционния слой (TAL) в късовълновия инфрачервен спектър InGaAsфотодетекторКомпенсирането на намаляването на абсорбцията при дълги дължини на вълните е от решаващо значение, особено когато дебелината на абсорбционния слой с малка площ води до недостатъчна абсорбция в диапазона на дългите дължини на вълните. Фигура 1а илюстрира метода за компенсиране на дебелината на абсорбционния слой с малка площ чрез удължаване на пътя на оптичното абсорбиране. Това изследване повишава квантовата ефективност (QE) в късовълновия инфрачервен диапазон чрез въвеждане на структура с насочен резонанс (GMR) на базата на TiOx/Au от задната страна на устройството.
В сравнение с традиционните планарни метални отражателни структури, резонансната структура с насочен режим може да генерира множество резонансни абсорбционни ефекти, значително подобрявайки ефективността на абсорбция на светлина с дълги дължини на вълната. Изследователите оптимизираха ключовите параметри на резонансната структура с насочен режим, включително периода, състава на материала и коефициента на запълване, чрез метода на строг анализ на свързани вълни (RCWA). В резултат на това, това устройство все още поддържа ефективно абсорбиране в късовълновия инфрачервен диапазон. Чрез използване на предимствата на InGaAs материалите, изследователите изследваха и спектралния отговор в зависимост от структурата на субстрата. Намаляването на дебелината на абсорбционния слой би трябвало да е съпроводено с намаляване на външната квантова ефективност (EQE).
В заключение, това изследване успешно разработи InGaAs детектор с дебелина само 0,98 микрометра, което е повече от 2,5 пъти по-тънко от традиционната структура. В същото време, той поддържа квантова ефективност над 70% в диапазона на дължините на вълните 400-1700 nm. Революционното постижение на ултратънкия InGaAs фотодетектор осигурява нов технически път за разработване на широкоспектърни сензори за изображения с висока резолюция и нисък шум. Очаква се бързото време за транспортиране на носителите, осигурено от дизайна на ултратънката структура, значително да намали електрическите смущения и да подобри характеристиките на реакция на устройството. В същото време, редуцираната структура на устройството е по-подходяща за технология за триизмерна (M3D) интеграция с един чип, полагайки основите за постигане на пикселни масиви с висока плътност.
Време на публикуване: 24 февруари 2026 г.