Naujausi tyrimai apielavinos fotodetektorius
Infraraudonųjų spindulių aptikimo technologija plačiai naudojama karinėje žvalgyboje, aplinkos stebėsenoje, medicininėje diagnostikoje ir kitose srityse. Tradiciniai infraraudonųjų spindulių detektoriai turi tam tikrų našumo apribojimų, tokių kaip aptikimo jautrumas, atsako greitis ir pan. InAs/InAsSb II klasės supergardelės (T2SL) medžiagos pasižymi puikiomis fotoelektrinėmis savybėmis ir pritaikomumu, todėl jos idealiai tinka ilgųjų bangų infraraudonųjų spindulių (LWIR) detektoriams. Silpno atsako problema ilgųjų bangų infraraudonųjų spindulių aptikime kelia susirūpinimą jau seniai, o tai labai riboja elektroninių prietaisų taikymo patikimumą. Nors lavinų fotodetektorius (APD fotodetektorius) pasižymi puikiu atsako našumu, daugybos metu jam būdinga didelė tamsioji srovė.
Siekdama išspręsti šias problemas, Kinijos elektronikos mokslo ir technologijų universiteto komanda sėkmingai sukūrė didelio našumo II klasės supergardelės (T2SL) ilgųjų bangų infraraudonųjų spindulių lavinos fotodiodą (APD). Tyrėjai panaudojo mažesnį InAs/InAsSb T2SL absorberio sluoksnio grąžto rekombinacijos greitį, kad sumažintų tamsiąją srovę. Tuo pačiu metu kaip daugiklio sluoksnis naudojamas mažos k vertės AlAsSb, siekiant slopinti įrenginio triukšmą, išlaikant pakankamą stiprinimą. Ši konstrukcija yra perspektyvus sprendimas, skatinantis ilgųjų bangų infraraudonųjų spindulių aptikimo technologijos plėtrą. Detektorius yra pakopinės konstrukcijos, o reguliuojant InAs ir InAsSb sudėties santykį, pasiekiamas sklandus juostos struktūros perėjimas ir pagerinamas detektoriaus veikimas. Kalbant apie medžiagų parinkimo ir paruošimo procesą, šiame tyrime išsamiai aprašomas InAs/InAsSb T2SL medžiagos, naudojamos detektoriui paruošti, auginimo metodas ir proceso parametrai. InAs/InAsSb T2SL sudėties ir storio nustatymas yra labai svarbus, o parametrų koregavimas reikalingas norint pasiekti įtempių pusiausvyrą. Ilgabangio infraraudonojo spektro aptikimo kontekste, norint pasiekti tokį patį ribinį bangos ilgį kaip InAs/GaSb T2SL, reikalingas storesnis vieno periodo InAs/InAsSb T2SL sluoksnis. Tačiau storesnis monociklas sumažina sugerties koeficientą augimo kryptimi ir padidina efektyviąją skylių masę T2SL. Nustatyta, kad pridėjus Sb komponento, galima pasiekti ilgesnį ribinį bangos ilgį reikšmingai nepadidinant vieno periodo storio. Tačiau per didelė Sb sudėtis gali lemti Sb elementų segregaciją.
Todėl kaip aktyvusis APD sluoksnis buvo pasirinktas InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL su 0.5 Sb grupe.fotodetektoriusInAs/InAsSb T2SL daugiausia auga ant GaSb substratų, todėl reikia atsižvelgti į GaSb vaidmenį deformacijų valdyme. Iš esmės, norint pasiekti deformacijų pusiausvyrą, reikia palyginti vidutinę supergardelės gardelės konstantą per vieną periodą su substrato gardelės konstanta. Paprastai tempimo deformaciją InAs kompensuoja InAsSb sukelta gniuždymo deformacija, todėl InAs sluoksnis yra storesnis nei InAsSb sluoksnis. Šiame tyrime buvo išmatuotos lavinų fotodetektoriaus fotoelektrinio atsako charakteristikos, įskaitant spektrinį atsaką, tamsiąją srovę, triukšmą ir kt., ir patikrintas laiptuoto gradiento sluoksnio konstrukcijos efektyvumas. Analizuojamas lavinų fotodetektoriaus lavinų dauginimosi efektas ir aptariamas dauginimosi koeficiento ir krintančios šviesos galios, temperatūros ir kitų parametrų ryšys.
(A) PAV. InAs/InAsSb ilgųjų bangų infraraudonųjų spindulių APD fotodetektoriaus schema; (B) Elektrinių laukų kiekviename APD fotodetektoriaus sluoksnyje schema.
Įrašo laikas: 2025 m. sausio 6 d.