Най-новото изследване налавинов фотодетектор
Технологията за инфрачервено откриване се използва широко във военното разузнаване, мониторинга на околната среда, медицинската диагностика и други области. Традиционните инфрачервени детектори имат някои ограничения в производителността, като например чувствителност на откриване, скорост на реакция и т.н. Материалите InAs/InAsSb клас II свръхрешетка (T2SL) имат отлични фотоелектрични свойства и настройваемост, което ги прави идеални за дълговълнови инфрачервени (LWIR) детектори. Проблемът със слабата реакция при дълговълново инфрачервено откриване е проблем от дълго време, което значително ограничава надеждността на приложенията в електронните устройства. Въпреки че лавинният фотодетектор (APD фотодетектор) има отлични показатели на реакция, но страда от висок тъмен ток по време на умножение.
За да реши тези проблеми, екип от Китайския университет за електронни науки и технологии успешно е проектирал високоефективен дълговълнов инфрачервен лавинен фотодиод (APD) от клас II свръхрешетка (T2SL). Изследователите са използвали по-ниската скорост на шнекова рекомбинация на абсорбиращия слой InAs/InAsSb T2SL, за да намалят тъмния ток. В същото време, AlAsSb с ниска стойност на k се използва като умножител, за да потисне шума на устройството, като същевременно поддържа достатъчно усилване. Този дизайн предоставя обещаващо решение за насърчаване на развитието на технологията за дълговълново инфрачервено детектиране. Детекторът използва стъпаловиден дизайн и чрез регулиране на съотношението на състава на InAs и InAsSb се постига плавен преход на лентовата структура и се подобрява производителността на детектора. По отношение на избора на материали и процеса на подготовка, това проучване описва подробно метода на растеж и параметрите на процеса на InAs/InAsSb T2SL материал, използван за подготовка на детектора. Определянето на състава и дебелината на InAs/InAsSb T2SL е от решаващо значение и е необходимо регулиране на параметрите, за да се постигне баланс на напрежението. В контекста на дълговълновото инфрачервено детектиране, за да се постигне същата гранична дължина на вълната като InAs/GaSb T2SL, е необходим по-дебел InAs/InAsSb T2SL единичен период. По-дебелият моноцикъл обаче води до намаляване на коефициента на поглъщане в посока на растеж и увеличаване на ефективната маса на дупките в T2SL. Установено е, че добавянето на Sb компонент може да постигне по-дълга гранична дължина на вълната, без значително увеличаване на дебелината на единичния период. Прекомерният състав на Sb обаче може да доведе до сегрегация на Sb елементи.
Следователно, InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL с Sb група 0.5 беше избран като активен слой на APD.фотодетекторInAs/InAsSb T2SL расте главно върху GaSb подложки, така че ролята на GaSb в управлението на деформацията трябва да се вземе предвид. По същество, постигането на равновесие на деформацията включва сравняване на средната константа на решетката на свръхрешетка за един период с константата на решетката на подложката. Обикновено деформацията на опън в InAs се компенсира от компресионната деформация, въведена от InAsSb, което води до по-дебел InAs слой от InAsSb слоя. Това проучване измерва характеристиките на фотоелектричния отговор на лавинния фотодетектор, включително спектрален отговор, тъмен ток, шум и др., и проверява ефективността на дизайна на стъпаловиден градиентен слой. Анализира се ефектът на лавинно умножение на лавинния фотодетектор и се обсъжда връзката между коефициента на умножение и мощността на падащата светлина, температурата и други параметри.
ФИГ. (A) Схематична диаграма на дълговълнов инфрачервен APD фотодетектор на базата на InAs/InAsSb; (B) Схематична диаграма на електрическите полета във всеки слой на APD фотодетектора.
Време на публикуване: 06 януари 2025 г.