Најновото истражување на фотодетекторот за лавини

Најновото истражување нафотодетектор за лавини

Технологијата за инфрацрвено откривање е широко користена во воено извидување, мониторинг на животната средина, медицинска дијагноза и други области. Традиционалните инфрацрвени детектори имаат некои ограничувања во перформансите, како што се чувствителноста на откривање, брзината на одговор и така натаму. Материјалите од суперрешетка InAs/InAsSb класа II (T2SL) имаат одлични фотоелектрични својства и подесливост, што ги прави идеални за детектори со долгобранова инфрацрвена светлина (LWIR). Проблемот со слабиот одговор кај детекцијата со долгобранова инфрацрвена светлина е проблем веќе долго време, што во голема мера ја ограничува сигурноста на апликациите на електронските уреди. Иако фотодетекторот за лавина (APD фотодетектор) има одлични перформанси на одзив, но страда од висока темна струја за време на множењето.

За да ги реши овие проблеми, тим од Универзитетот за електронска наука и технологија на Кина успешно дизајнираше високо-перформансна долгобранова инфрацрвена лавинска фотодиода (APD) од класа II суперрешетка (T2SL). Истражувачите ја користеа пониската стапка на рекомбинација на шнековата спирала на апсорпцискиот слој InAs/InAsSb T2SL за да ја намалат темната струја. Во исто време, AlAsSb со ниска k вредност се користи како слој за множење за да се потисне шумот на уредот, а воедно се одржува доволно засилување. Овој дизајн обезбедува ветувачко решение за промовирање на развојот на технологијата за долгобранова инфрацрвена детекција. Детекторот користи постепен дизајн со повеќе нивоа, а со прилагодување на односот на составот на InAs и InAsSb, се постигнува мазна транзиција на структурата на лентата, а перформансите на детекторот се подобруваат. Во однос на изборот на материјал и процесот на подготовка, оваа студија детално го опишува методот на раст и параметрите на процесот на материјалот InAs/InAsSb T2SL што се користи за подготовка на детекторот. Одредувањето на составот и дебелината на InAs/InAsSb T2SL е клучно и потребно е прилагодување на параметрите за да се постигне рамнотежа на напрегањето. Во контекст на долгобранова инфрацрвена детекција, за да се постигне истата гранична бранова должина како InAs/GaSb T2SL, потребен е подебел InAs/InAsSb T2SL со еден период. Сепак, подебелиот моноцикл резултира со намалување на коефициентот на апсорпција во насока на раст и зголемување на ефективната маса на дупките во T2SL. Утврдено е дека додавањето на Sb компонента може да постигне подолга гранична бранова должина без значително зголемување на дебелината на еден период. Сепак, прекумерниот состав на Sb може да доведе до сегрегација на Sb елементите.

Затоа, InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL со Sb група 0.5 беше избран како активен слој на APD.фотодетекторInAs/InAsSb T2SL главно расте на GaSb подлоги, па затоа треба да се земе предвид улогата на GaSb во управувањето со деформациите. Во суштина, постигнувањето рамнотежа на деформациите вклучува споредување на просечната константа на решетката на суперрешетката за еден период со константата на решетката на подлогата. Општо земено, затегнувачкото деформирање во InAs се компензира со компресивното деформирање воведено од InAsSb, што резултира со подебел слој InAs од слојот InAsSb. Оваа студија ги измери карактеристиките на фотоелектричниот одговор на фотодетекторот за лавина, вклучувајќи го спектралниот одговор, темната струја, шумот итн., и ја потврди ефикасноста на дизајнот на слојот со постепен градиент. Анализиран е ефектот на мултипликација на лавината на фотодетекторот за лавина, а се дискутира и врската помеѓу факторот на мултипликација и моќноста на инцидентната светлина, температурата и другите параметри.

СЛ. (А) Шематски дијаграм на долгобранов инфрацрвен APD фотодетектор InAs/InAsSb; (Б) Шематски дијаграм на електричните полиња на секој слој од APD фотодетекторот.