Новітні дослідження лавинного фотодетектора

Останні дослідження влавинний фотодетектор

Технологія інфрачервоного виявлення широко використовується у військовій розвідці, моніторингу навколишнього середовища, медичній діагностиці та інших сферах. Традиційні інфрачервоні сповіщувачі мають деякі обмеження в продуктивності, такі як чутливість виявлення, швидкість реакції тощо. Надграткові матеріали InAs/InAsSb класу II (T2SL) мають чудові фотоелектричні властивості та можливість налаштування, що робить їх ідеальними для довгохвильових інфрачервоних (LWIR) детекторів. Проблема слабкого відгуку при довгохвильовому інфрачервоному виявленні викликає занепокоєння протягом тривалого часу, що значно обмежує надійність додатків електронних пристроїв. Хоча лавинний фотоприймач (Фотодетектор APD) має відмінні характеристики відгуку, він страждає від високого темнового струму під час множення.

Щоб вирішити ці проблеми, команда з Університету електронних наук і технологій Китаю успішно розробила високопродуктивний довгохвильовий інфрачервоний лавинний фотодіод (APD) класу II надґратки (T2SL). Дослідники використовували нижчу швидкість рекомбінації шнека шару поглинача InAs/InAsSb T2SL, щоб зменшити темновий струм. У той же час AlAsSb з низьким значенням k використовується як шар помножувача для придушення шуму пристрою при збереженні достатнього підсилення. Ця конструкція забезпечує багатообіцяюче рішення для сприяння розвитку технології довгохвильового інфрачервоного виявлення. Детектор має ступінчасту багаторівневу конструкцію, і завдяки регулюванню співвідношення складу InAs та InAsSb досягається плавний перехід смугової структури та покращується продуктивність детектора. Що стосується вибору матеріалу та процесу підготовки, це дослідження детально описує метод вирощування та параметри процесу матеріалу InAs/InAsSb T2SL, який використовується для підготовки детектора. Визначення складу та товщини InAs/InAsSb T2SL має вирішальне значення, і для досягнення балансу напружень потрібне коригування параметрів. У контексті довгохвильового інфрачервоного детектування для досягнення такої ж граничної довжини хвилі, як у InAs/GaSb T2SL, потрібен більший одиничний період InAs/InAsSb T2SL. Однак більш товстий моноцикл призводить до зменшення коефіцієнта поглинання в напрямку зростання та збільшення ефективної маси дірок у T2SL. Виявлено, що додавання компонента Sb може досягти довшої довжини хвилі зрізу без значного збільшення товщини одного періоду. Однак надмірний склад Sb може призвести до сегрегації елементів Sb.

Тому InAs/InAs0,5Sb0,5 T2SL з групою Sb 0,5 було обрано як активний шар APDфотодетектор. InAs/InAsSb T2SL в основному росте на підкладках GaSb, тому необхідно враховувати роль GaSb у контролі деформації. По суті, досягнення деформаційної рівноваги включає порівняння середньої постійної решітки надгратки за один період із постійною решітки підкладки. Як правило, деформація розтягування в InAs компенсується деформацією стиску, яку вносить InAsSb, що призводить до більш товстого шару InAs, ніж шару InAsSb. Це дослідження виміряло характеристики фотоелектричного відгуку лавинного фотодетектора, включаючи спектральний відгук, темновий струм, шум тощо, і перевірило ефективність дизайну ступінчастого градієнтного шару. Проаналізовано ефект лавинного розмноження лавинного фотодетектора та обговорено зв'язок між коефіцієнтом розмноження та потужністю падаючого світла, температурою та іншими параметрами.

ФІГ. (A) Принципова схема довгохвильового інфрачервоного фотодетектора APD InAs/InAsSb; (B) Схематична діаграма електричних полів на кожному шарі фотодетектора APD.