Naujausias lavinų fotodetektoriaus tyrimas

Naujausias tyrimas apielavinos fotodetektorius

Infraraudonųjų spindulių aptikimo technologija plačiai naudojama karinės žvalgybos, aplinkos stebėjimo, medicininės diagnostikos ir kitose srityse. Tradiciniai infraraudonųjų spindulių detektoriai turi tam tikrų veikimo apribojimų, tokių kaip aptikimo jautrumas, atsako greitis ir pan. InAs/InAsSb II klasės supergardelės (T2SL) medžiagos pasižymi puikiomis fotoelektrinėmis savybėmis ir derinamumu, todėl puikiai tinka ilgųjų bangų infraraudonųjų spindulių (LWIR) detektoriams. Silpno atsako į ilgųjų bangų infraraudonųjų spindulių aptikimą problema kėlė susirūpinimą ilgą laiką, o tai labai riboja elektroninių įrenginių programų patikimumą. Nors lavinų fotodetektorius (APD fotodetektorius) turi puikų atsaką, dauginimo metu kenčia nuo didelės tamsios srovės.

Siekdama išspręsti šias problemas, Kinijos Elektronikos mokslo ir technologijų universiteto komanda sėkmingai sukūrė didelio našumo II klasės supergardelę (T2SL) ilgosios bangos infraraudonųjų spindulių lavinos fotodiodą (APD). Tyrėjai naudojo mažesnį InAs / InAsSb T2SL absorberio sluoksnio sraigto rekombinacijos greitį, kad sumažintų tamsiąją srovę. Tuo pačiu metu AlAsSb su maža k reikšme naudojamas kaip daugiklio sluoksnis, skirtas slopinti įrenginio triukšmą išlaikant pakankamą stiprinimą. Šis dizainas yra perspektyvus sprendimas, skatinantis ilgųjų bangų infraraudonųjų spindulių aptikimo technologijos plėtrą. Detektoriui pritaikytas laipsniškas pakopinis dizainas, o koreguojant InAs ir InAsSb kompozicijos santykį pasiekiamas sklandus juostos struktūros perėjimas ir pagerinamas detektoriaus veikimas. Kalbant apie medžiagų parinkimą ir paruošimo procesą, šiame tyrime išsamiai aprašomas InAs/InAsSb T2SL medžiagos, naudojamos detektoriui paruošti, auginimo būdas ir proceso parametrai. InAs / InAsSb T2SL sudėties ir storio nustatymas yra labai svarbus, todėl norint pasiekti įtempių balansą, reikia koreguoti parametrus. Ilgųjų bangų infraraudonųjų spindulių aptikimo kontekste norint pasiekti tokį patį ribinį bangos ilgį kaip InAs / GaSb T2SL, reikalingas storesnis InAs / InAsSb T2SL vienas periodas. Tačiau dėl storesnio monociklo sumažėja absorbcijos koeficientas augimo kryptimi ir padidėja efektyvi skylių masė T2SL. Nustatyta, kad pridėjus Sb komponentą galima pasiekti ilgesnį ribinį bangos ilgį, žymiai nepadidinant vieno periodo storio. Tačiau per didelė Sb sudėtis gali sukelti Sb elementų segregaciją.

Todėl InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL su Sb grupe 0.5 buvo pasirinktas kaip aktyvus APD sluoksnisfotodetektoriumi. InAs / InAsSb T2SL daugiausia auga ant GaSb substratų, todėl reikia atsižvelgti į GaSb vaidmenį valdant deformaciją. Iš esmės, norint pasiekti deformacijų pusiausvyrą, reikia palyginti vidutinę supergardelės gardelės konstantą vienam periodui su substrato gardelės konstanta. Paprastai InAs tempimo deformaciją kompensuoja InAsSb įdėta gniuždymo deformacija, todėl InAs sluoksnis yra storesnis nei InAsSb sluoksnis. Šiame tyrime buvo išmatuotos lavinų fotodetektoriaus fotoelektrinės reakcijos charakteristikos, įskaitant spektrinį atsaką, tamsiąją srovę, triukšmą ir kt., ir patikrintas laiptuoto gradiento sluoksnio konstrukcijos efektyvumas. Nagrinėjamas lavinų fotodetektoriaus lavinų dauginimo efektas, aptariamas dauginimo koeficiento ir krintančios šviesos galios, temperatūros ir kitų parametrų ryšys.

Fig. (A) InAs/InAsSb ilgosios bangos infraraudonųjų spindulių APD fotodetektoriaus schema; (B) Elektrinių laukų schema kiekviename APD fotodetektoriaus sluoksnyje.