Nauji tyrimai apie itin plonusInGaAs fotodetektorius
Trumpabangių infraraudonųjų spindulių (SWIR) vaizdo gavimo technologijų pažanga reikšmingai prisidėjo prie naktinio matymo sistemų, pramoninės patikros, mokslinių tyrimų, apsaugos ir kitų sričių. Didėjant aptikimo už matomos šviesos spektro ribų poreikiui, nuolat tobulėja ir trumpabangių infraraudonųjų spindulių vaizdo jutikliai. Tačiau norint pasiekti didelę skiriamąją gebą ir mažą triukšmą,plataus spektro fotodetektoriusvis dar susiduria su daugybe techninių iššūkių. Nors tradicinis trumpųjų bangų „InGaAs“ infraraudonųjų spindulių fotodetektorius gali pasižymėti puikiu fotoelektrinio konversijos efektyvumu ir krūvininkų judrumu, yra esminis prieštaravimas tarp jų pagrindinių veikimo rodiklių ir įrenginio struktūros. Norint pasiekti didesnį kvantinį efektyvumą (QE), įprastiems projektams reikalingas 3 mikrometrų ar didesnis sugerties sluoksnis (AL), o ši konstrukcinė konstrukcija sukelia įvairių problemų.
Siekiant sumažinti sugerties sluoksnio (TAL) storį InGaAs trumpųjų bangų infraraudonųjų spindulių diapazonefotodetektorius, labai svarbu kompensuoti sugerties sumažėjimą ilgų bangų ilgiuose, ypač kai mažo ploto sugerties sluoksnio storis lemia nepakankamą sugertį ilgų bangų ilgių diapazone. 1a paveiksle pavaizduotas mažo ploto sugerties sluoksnio storio kompensavimo metodas, prailginant optinės sugerties kelią. Šis tyrimas padidina kvantinį efektyvumą (QE) trumpųjų bangų infraraudonųjų spindulių diapazone, įvedant TiOx/Au pagrindu veikiančią valdomojo režimo rezonanso (GMR) struktūrą įrenginio galinėje pusėje.
Palyginti su tradicinėmis plokštuminėmis metalinėmis atspindžio struktūromis, valdomojo režimo rezonansinė struktūra gali generuoti kelis rezonansinės sugerties efektus, žymiai padidindama ilgo bangos ilgio šviesos sugerties efektyvumą. Tyrėjai optimizavo pagrindinius valdomojo režimo rezonansinės struktūros parametrų projektavimą, įskaitant periodą, medžiagos sudėtį ir užpildymo koeficientą, taikydami griežtą susietųjų bangų analizės (RCWA) metodą. Dėl to šis įrenginys vis dar išlaiko efektyvią sugertį trumpųjų bangų infraraudonųjų spindulių diapazone. Pasinaudodami InGaAs medžiagų pranašumais, tyrėjai taip pat tyrė spektrinį atsaką, priklausantį nuo substrato struktūros. Sugerties sluoksnio storio sumažėjimas turėtų būti susijęs su EQE sumažėjimu.
Apibendrinant, šio tyrimo metu sėkmingai sukurtas vos 0,98 mikrometro storio InGaAs detektorius, kuris yra daugiau nei 2,5 karto plonesnis nei tradicinė struktūra. Tuo pačiu metu jis išlaiko daugiau nei 70 % kvantinį efektyvumą 400–1700 nm bangos ilgių diapazone. Šis itin plono InGaAs fotodetektoriaus proveržis atveria naują techninį kelią kuriant didelės skiriamosios gebos, mažo triukšmo plataus spektro vaizdo jutiklius. Tikimasi, kad greitas nešėjų perdavimo laikas, kurį suteikia itin plona struktūra, žymiai sumažins elektrinius trukdžius ir pagerins įrenginio atsako charakteristikas. Tuo pačiu metu sumažinta įrenginio struktūra labiau tinka vieno lusto trimačio (M3D) integravimo technologijai, sudarydama pagrindą didelio tankio pikselių matricoms pasiekti.
Įrašo laikas: 2026 m. vasario 24 d.