Uusim uuringlaviini fotodetektor
Infrapuna avastamise tehnoloogiat kasutatakse laialdaselt sõjalises luures, keskkonnaseires, meditsiinilises diagnostikas ja muudes valdkondades. Traditsioonilistel infrapunadetektoritel on teatud jõudluspiirangud, näiteks avastamise tundlikkus, reageerimiskiirus jne. InAs/InAsSb II klassi supervõrematerjalidel (T2SL) on suurepärased fotoelektrilised omadused ja häälestatavus, mis teeb neist ideaalsed pikalainelise infrapuna (LWIR) detektorite jaoks. Pikalainelise infrapuna avastamise nõrga reageeringu probleem on pikka aega muret tekitanud, mis piirab oluliselt elektroonikaseadmete rakenduste töökindlust. Kuigi laviinifotodetektor (APD fotodetektor) on suurepärase reageerimisvõimega, kuid korrutamise ajal kannatab see suure tumevoolu all.
Nende probleemide lahendamiseks on Hiina Elektroonikateaduse ja -tehnoloogia Ülikooli meeskond edukalt konstrueerinud suure jõudlusega II klassi ülivõrega (T2SL) pikalainelise infrapunase laviini fotodioodi (APD). Teadlased kasutasid InAs/InAsSb T2SL neeldurikihi madalamat augeri rekombinatsioonikiirust, et vähendada tumevoolu. Samal ajal kasutatakse multiplikaatorikihina madala k väärtusega AlAsSb-d, et summutada seadme müra, säilitades samal ajal piisava võimenduse. See disain pakub paljulubavat lahendust pikalainelise infrapunase tuvastustehnoloogia arendamise edendamiseks. Detektor kasutab astmelist mitmetasandilist disaini ning InAs ja InAsSb koostise suhte reguleerimisega saavutatakse riba struktuuri sujuv üleminek ja detektori jõudlus paraneb. Materjali valiku ja ettevalmistusprotsessi osas kirjeldab see uuring üksikasjalikult detektori valmistamiseks kasutatud InAs/InAsSb T2SL materjali kasvumeetodit ja protsessiparameetreid. InAs/InAsSb T2SL koostise ja paksuse määramine on kriitilise tähtsusega ning pinge tasakaalu saavutamiseks on vaja parameetreid reguleerida. Pikalainelise infrapunakiirguse tuvastamise kontekstis on InAs/GaSb T2SL-iga sama piirlainepikkuse saavutamiseks vaja paksemat InAs/InAsSb T2SL üheperioodilist polümeeri. Paksem monotsükkel aga vähendab neeldumistegurit kasvu suunas ja suurendab T2SL-i aukude efektiivset massi. On leitud, et Sb komponendi lisamine võib saavutada pikema piirlainepikkuse ilma üheperioodilise polümeeri paksust oluliselt suurendamata. Liigne Sb sisaldus võib aga viia Sb elementide segregatsioonini.
Seetõttu valiti APD aktiivseks kihiks InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL koos Sb rühmaga 0.5.fotodetektorInAs/InAsSb T2SL kasvab peamiselt GaSb aluspindadel, seega tuleb arvestada GaSb rolliga pingete haldamisel. Põhimõtteliselt hõlmab pinge tasakaalu saavutamine supervõre keskmise võrekonstandi võrdlemist ühe perioodi jooksul aluspinna võrekonstandiga. Üldiselt kompenseerib InAs-i tõmbepinge InAsSb poolt tekitatud survepinge, mille tulemuseks on paksem InAs-kiht kui InAsSb kiht. Selles uuringus mõõdeti laviinifotodetektori fotoelektrilise reaktsiooni omadusi, sealhulgas spektraalset reaktsiooni, tumevoolu, müra jne, ja kinnitati astmelise gradiendikihi disaini efektiivsust. Analüüsitakse laviinifotodetektori laviini korrutamise efekti ning arutatakse korrutusteguri ja langeva valguse võimsuse, temperatuuri ja muude parameetrite vahelist seost.
JOONIS (A) InAs/InAsSb pikalainelise infrapunase APD fotodetektori skemaatiline diagramm; (B) APD fotodetektori iga kihi elektriväljade skemaatiline diagramm.
Postituse aeg: 06.01.2025