Нове дослідження надтонкихInGaAs фотодетектор
Розвиток технології короткохвильового інфрачервоного (SWIR) зображення зробив значний внесок у системи нічного бачення, промисловий інспекційний огляд, наукові дослідження, захист безпеки та інші галузі. Зі зростанням попиту на виявлення за межами спектру видимого світла, розробка короткохвильових інфрачервоних датчиків зображення також постійно зростає. Однак досягнення високої роздільної здатності та низького рівня шуму...широкоспектральний фотодетекторвсе ще стикається з багатьма технічними проблемами. Хоча традиційний короткохвильовий інфрачервоний фотодетектор InGaAs може демонструвати чудову ефективність фотоелектричного перетворення та рухливість носіїв заряду, існує фундаментальне протиріччя між його ключовими показниками продуктивності та структурою пристрою. Для досягнення вищої квантової ефективності (КЕ) традиційні конструкції вимагають шару поглинання (ШП) товщиною 3 мікрометри або більше, і така структурна конструкція призводить до різних проблем.
Для зменшення товщини поглинального шару (TAL) в короткохвильовому інфрачервоному випромінюванні InGaAsфотодетекторКомпенсація зменшення поглинання на довгих хвилях є вирішальною, особливо коли товщина шару поглинання малої площі призводить до недостатнього поглинання в діапазоні довгих хвиль. На рисунку 1a показано метод компенсації товщини шару поглинання малої площі шляхом розширення шляху оптичного поглинання. Це дослідження підвищує квантову ефективність (КЕ) в короткохвильовому інфрачервоному діапазоні шляхом введення структури резонансу керованого режиму (ГМР) на основі TiOx/Au на задній стороні пристрою.
Порівняно з традиційними планарними металевими відбивними структурами, резонансна структура з спрямованим режимом може генерувати множинні ефекти резонансного поглинання, значно підвищуючи ефективність поглинання довгохвильового світла. Дослідники оптимізували ключові параметри конструкції резонансної структури з спрямованим режимом, включаючи період, склад матеріалу та коефіцієнт заповнення, за допомогою методу ретельного аналізу зв'язаних хвиль (RCWA). В результаті цей пристрій все ще підтримує ефективне поглинання в короткохвильовому інфрачервоному діапазоні. Використовуючи переваги матеріалів InGaAs, дослідники також дослідили спектральну характеристику залежно від структури підкладки. Зменшення товщини поглинального шару має супроводжуватися зменшенням коефіцієнта заповнення квантової хвилі (EQE).
На завершення, це дослідження успішно розробило InGaAs-детектор товщиною лише 0,98 мікрометра, що більш ніж у 2,5 рази тонше, ніж у традиційної структури. Водночас він підтримує квантову ефективність понад 70% у діапазоні довжин хвиль 400-1700 нм. Проривне досягнення надтонкого InGaAs-фотодетектора відкриває новий технічний шлях для розробки широкоспектральних датчиків зображення з високою роздільною здатністю та низьким рівнем шуму. Очікується, що швидкий час перенесення носіїв заряду, забезпечений конструкцією надтонкої структури, значно зменшить електричні перехресні перешкоди та покращить характеристики відгуку пристрою. Водночас, зменшена структура пристрою більше підходить для технології тривимірної (M3D) інтеграції на одному кристалі, закладаючи основу для досягнення високощільних піксельних масивів.
Час публікації: 24 лютого 2026 р.