Den nyeste forskningen avskredfotodetektor
Infrarød deteksjonsteknologi er mye brukt i militær rekognosering, miljøovervåking, medisinsk diagnose og andre felt. Tradisjonelle infrarøde detektorer har noen begrensninger i ytelse, som deteksjonsfølsomhet, responshastighet og så videre. InAs/InAsSb klasse II supergitter (T2SL)-materialer har utmerkede fotoelektriske egenskaper og justerbarhet, noe som gjør dem ideelle for langbølgede infrarøde (LWIR) detektorer. Problemet med svak respons i langbølget infrarød deteksjon har vært en bekymring i lang tid, noe som i stor grad begrenser påliteligheten til elektroniske enhetsapplikasjoner. Selv om skredfotodetektorer (APD-fotodetektor) har utmerket responsytelse, lider den av høy mørkestrøm under multiplikasjon.
For å løse disse problemene har et team fra University of Electronic Science and Technology of China med hell utviklet en høytytende klasse II supergitter (T2SL) langbølget infrarød lavinfotodiode (APD). Forskerne brukte den lavere auger-rekombinasjonshastigheten til InAs/InAsSb T2SL-absorberlaget for å redusere mørkestrømmen. Samtidig brukes AlAsSb med lav k-verdi som multiplikatorlag for å undertrykke enhetsstøy samtidig som tilstrekkelig forsterkning opprettholdes. Denne designen gir en lovende løsning for å fremme utviklingen av langbølget infrarød deteksjonsteknologi. Detektoren bruker en trinnvis design, og ved å justere sammensetningsforholdet mellom InAs og InAsSb oppnås en jevn overgang av båndstrukturen, og detektorens ytelse forbedres. Når det gjelder materialvalg og forberedelsesprosess, beskriver denne studien i detalj vekstmetoden og prosessparametrene til InAs/InAsSb T2SL-materialet som brukes til å forberede detektoren. Bestemmelse av sammensetningen og tykkelsen til InAs/InAsSb T2SL er kritisk, og parameterjustering er nødvendig for å oppnå spenningsbalanse. I forbindelse med langbølget infrarød deteksjon kreves det en tykkere InAs/InAsSb T2SL-enkeltperiode for å oppnå samme grensebølgelengde som InAs/GaSb T2SL. Imidlertid resulterer en tykkere monosyklus i en reduksjon i absorpsjonskoeffisienten i vekstretningen og en økning i den effektive massen av hull i T2SL. Det er funnet at tilsetning av Sb-komponent kan oppnå lengre grensebølgelengde uten å øke tykkelsen i den enkeltperiode betydelig. Imidlertid kan overdreven Sb-sammensetning føre til segregering av Sb-elementer.
Derfor ble InAs/InAs0,5Sb0,5 T2SL med Sb-gruppe 0,5 valgt som det aktive laget av APD.fotodetektorInAs/InAsSb T2SL vokser hovedsakelig på GaSb-substrater, så rollen til GaSb i tøyningshåndtering må vurderes. I hovedsak innebærer å oppnå tøyningslikevekt å sammenligne den gjennomsnittlige gitterkonstanten til et supergitter i én periode med gitterkonstanten til substratet. Vanligvis kompenseres strekktøyningen i InAs av trykktøyningen introdusert av InAsSb, noe som resulterer i et tykkere InAs-lag enn InAsSb-laget. Denne studien målte de fotoelektriske responsegenskapene til skredfotodetektoren, inkludert spektralrespons, mørk strøm, støy, etc., og verifiserte effektiviteten til det trinnvise gradientlagdesignet. Skredmultiplikasjonseffekten av skredfotodetektoren analyseres, og forholdet mellom multiplikasjonsfaktoren og det innfallende lysets effekt, temperatur og andre parametere diskuteres.
FIG. (A) Skjematisk diagram av InAs/InAsSb langbølget infrarød APD-fotodetektor; (B) Skjematisk diagram av elektriske felt på hvert lag av APD-fotodetektoren.
Publisert: 06.01.2025