Найновіше дослідженнялавинний фотодетектор
Технологія інфрачервоного виявлення широко використовується у військовій розвідці, моніторингу навколишнього середовища, медичній діагностиці та інших галузях. Традиційні інфрачервоні детектори мають деякі обмеження в продуктивності, такі як чутливість виявлення, швидкість відгуку тощо. Матеріали InAs/InAsSb класу II з надґраткою (T2SL) мають чудові фотоелектричні властивості та регульованість, що робить їх ідеальними для довгохвильових інфрачервоних (LWIR) детекторів. Проблема слабкої реакції при довгохвильовому інфрачервоному виявленні була проблемою протягом тривалого часу, що значно обмежує надійність застосування електронних пристроїв. Хоча лавинний фотодетектор (Фотодетектор APD) має чудові характеристики відгуку, але під час множення страждає від високого темнового струму.
Щоб вирішити ці проблеми, команда з Китайського університету електронних наук і технологій успішно розробила високопродуктивний довгохвильовий інфрачервоний лавинний фотодіод (ЛФД) класу II з надґраткою (T2SL). Дослідники використали нижчу швидкість шнекової рекомбінації поглинального шару InAs/InAsSb T2SL для зменшення темнового струму. Водночас, AlAsSb з низьким значенням k використовується як помножувальний шар для придушення шуму пристрою, зберігаючи при цьому достатнє підсилення. Ця конструкція є перспективним рішенням для сприяння розвитку технології детектування довгохвильового інфрачервоного випромінювання. Детектор має ступінчасту багаторівневу конструкцію, і шляхом регулювання співвідношення складу InAs та InAsSb досягається плавний перехід зонної структури та покращується продуктивність детектора. Що стосується процесу вибору та підготовки матеріалів, 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 є критично важливим, і для досягнення балансу напружень необхідне коригування параметрів. У контексті детектування довгохвильового інфрачервоного випромінювання, для досягнення такої ж граничної довжини хвилі, як у InAs/GaSb T2SL, потрібен товстіший одноперіодний InAs/InAsSb T2SL. Однак, товстіший моноцикл призводить до зменшення коефіцієнта поглинання у напрямку росту та збільшення ефективної маси дірок у T2SL. Виявлено, що додавання Sb-компонента може досягти довшої граничної довжини хвилі без значного збільшення товщини одноперіодного шару. Однак, надмірний вміст Sb може призвести до сегрегації елементів Sb.
Таким чином, як активний шар APD було обрано InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL з групою Sb 0.5.фотодетекторInAs/InAsSb T2SL переважно зростає на підкладках GaSb, тому необхідно враховувати роль GaSb в управлінні деформаціями. По суті, досягнення рівноваги деформацій передбачає порівняння середньої постійної решітки надґратки за один період з постійною решітки підкладки. Як правило, деформація розтягу в InAs компенсується деформацією стиску, внесеною InAsSb, що призводить до утворення товстішого шару InAs, ніж шар InAsSb. У цьому дослідженні виміряні характеристики фотоелектричної реакції лавинного фотодетектора, включаючи спектральну характеристику, темновий струм, шум тощо, та перевірена ефективність конструкції ступінчастого градієнтного шару. Проаналізовано ефект множення лавин лавинного фотодетектора, а також обговорено зв'язок між коефіцієнтом множення та потужністю падаючого світла, температурою та іншими параметрами.
РИС. (A) Принципова схема довгохвильового інфрачервоного фотодетектора APD на основі InAs/InAsSb; (B) Принципова схема електричних полів на кожному шарі фотодетектора APD.
Час публікації: 06 січня 2025 р.