Uued uuringud üliõhukeste kohtaInGaAs fotodetektor
Lühilainelise infrapuna (SWIR) pildistamistehnoloogia areng on andnud olulise panuse öönägemissüsteemidesse, tööstusliku kontrolli, teadusuuringute, turvakaitse ja muudesse valdkondadesse. Nähtava valguse spektrist kaugemal asuva tuvastamise nõudluse suurenemisega suureneb pidevalt ka lühilainelise infrapunase pildiandurite arendamine. Kõrge eraldusvõime ja madala mürataseme saavutaminelaia spektriga fotodetektorseisab endiselt silmitsi paljude tehniliste väljakutsetega. Kuigi traditsioonilised InGaAs lühilaine infrapunafotodetektorid suudavad näidata suurepärast fotoelektrilise muundamise efektiivsust ja laengukandjate liikuvust, on nende peamiste jõudlusnäitajate ja seadme struktuuri vahel põhimõtteline vastuolu. Suurema kvantefektiivsuse (QE) saavutamiseks vajavad tavapärased konstruktsioonid 3 mikromeetri või suuremat neeldumiskihti (AL) ning see konstruktsiooniline disain toob kaasa mitmesuguseid probleeme.
InGaAs lühilainelise infrapunakiirguse neeldumiskihi (TAL) paksuse vähendamiseksfotodetektor, on pikkade lainepikkuste neeldumise vähenemise kompenseerimine ülioluline, eriti kui väikese pindalaga neeldumiskihi paksus põhjustab ebapiisavat neeldumist pika lainepikkuse vahemikus. Joonis 1a illustreerib väikese pindalaga neeldumiskihi paksuse kompenseerimise meetodit optilise neeldumistee pikendamise teel. See uuring suurendab lühilainelise infrapunariba kvantefektiivsust, lisades seadme tagaküljele TiOx/Au-põhise juhitava režiimi resonantsi (GMR) struktuuri.
Võrreldes traditsiooniliste tasapinnaliste metallpeegeldusstruktuuridega suudab juhitava moodi resonantsstruktuur tekitada mitu resonantsi neeldumisefekti, suurendades oluliselt pika lainepikkusega valguse neeldumise efektiivsust. Teadlased optimeerisid juhitava moodi resonantsstruktuuri põhiparameetrite disaini, sealhulgas perioodi, materjali koostist ja täitetegurit, kasutades ranget sidestatud laine analüüsi (RCWA) meetodit. Selle tulemusena säilitab see seade lühilainelise infrapunariba tõhusa neeldumise. Kasutades ära InGaAs materjalide eeliseid, uurisid teadlased ka spektraalset vastust sõltuvalt aluspinna struktuurist. Neeldumiskihi paksuse vähenemisega peaks kaasnema EQE vähenemine.
Kokkuvõtteks võib öelda, et selle uuringu tulemusel töötati edukalt välja InGaAs-detektor, mille paksus on vaid 0,98 mikromeetrit ja mis on traditsioonilisest struktuurist enam kui 2,5 korda õhem. Samal ajal säilitab see kvantefektiivsuse üle 70% lainepikkuste vahemikus 400–1700 nm. Üliõhukese InGaAs-fotodetektori läbimurdeline saavutus pakub uut tehnilist teed suure eraldusvõimega ja madala müratasemega laia spektriga pildisensorite arendamiseks. Üliõhukese struktuuriga kaasnev kiire laengukandjate edastusaeg peaks oluliselt vähendama elektrilist läbikostet ja parandama seadme reageerimisomadusi. Samal ajal sobib vähendatud seadme struktuur paremini ühekiibilise kolmemõõtmelise (M3D) integreerimistehnoloogia jaoks, pannes aluse suure tihedusega pikslimassiivide saavutamisele.
Postituse aeg: 24. veebruar 2026