Den seneste forskning i lavinefotodetektor

Den seneste forskning aflavine fotodetektor

Infrarød detektionsteknologi er meget udbredt inden for militær rekognoscering, miljøovervågning, medicinsk diagnose og andre områder. Traditionelle infrarøde detektorer har nogle begrænsninger i ydeevne, såsom detektionsfølsomhed, responshastighed og så videre. InAs/InAsSb Klasse II supergitter (T2SL) materialer har fremragende fotoelektriske egenskaber og tunbarhed, hvilket gør dem ideelle til langbølge infrarøde (LWIR) detektorer. Problemet med svag respons i langbølget infrarød detektion har været et problem i lang tid, hvilket i høj grad begrænser pålideligheden af ​​elektroniske enhedsapplikationer. Selvom lavinefotodetektor (APD fotodetektor) har fremragende responsydeevne, den lider af høj mørkestrøm under multiplikation.

For at løse disse problemer har et hold fra University of Electronic Science and Technology of China med succes designet en højtydende klasse II supergitter (T2SL) langbølget infrarød lavinefotodiode (APD). Forskerne brugte den lavere snegl-rekombinationshastighed af InAs/InAsSb T2SL-absorberlaget til at reducere den mørke strøm. Samtidig bruges AlAsSb med lav k-værdi som multiplikatorlaget til at undertrykke enhedsstøj og samtidig opretholde tilstrækkelig forstærkning. Dette design giver en lovende løsning til at fremme udviklingen af ​​langbølget infrarød detektionsteknologi. Detektoren anvender et trindelt design, og ved at justere sammensætningsforholdet mellem InAs og InAsSb opnås den jævne overgang af båndstrukturen, og detektorens ydeevne forbedres. Med hensyn til materialevalg og forberedelsesproces beskriver denne undersøgelse i detaljer vækstmetoden og procesparametrene for InAs/InAsSb T2SL-materiale, der anvendes til at forberede detektoren. Det er kritisk at bestemme sammensætningen og tykkelsen af ​​InAs/InAsSb T2SL, og parameterjustering er nødvendig for at opnå spændingsbalance. I forbindelse med langbølget infrarød detektion, for at opnå samme cut-off bølgelængde som InAs/GaSb T2SL, kræves en tykkere InAs/InAsSb T2SL enkelt periode. Imidlertid resulterer tykkere monocyklus i et fald i absorptionskoefficienten i vækstretningen og en stigning i den effektive masse af huller i T2SL. Det har vist sig, at tilføjelse af Sb-komponent kan opnå længere afskæringsbølgelængde uden signifikant at øge enkeltperiodetykkelsen. Imidlertid kan overdreven Sb-sammensætning føre til adskillelse af Sb-elementer.

Derfor blev InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL med Sb-gruppe 0.5 valgt som det aktive lag af APDfotodetektor. InAs/InAsSb T2SL vokser hovedsageligt på GaSb-substrater, så GaSb's rolle i stammehåndtering skal overvejes. I det væsentlige involverer opnåelse af belastningsligevægt at sammenligne den gennemsnitlige gitterkonstant for et supergitter i en periode med gitterkonstanten for substratet. Generelt kompenseres trækbelastningen i InAs af den kompressionsspænding, der indføres af InAsSb, hvilket resulterer i et tykkere InAs-lag end InAsSb-laget. Denne undersøgelse målte lavinefotodetektorens fotoelektriske responskarakteristika, inklusive spektralrespons, mørkestrøm, støj osv., og verificerede effektiviteten af ​​det trinvise gradientlagsdesign. Lavinemultiplikationseffekten af ​​lavinefotodetektoren analyseres, og forholdet mellem multiplikationsfaktoren og den indfaldende lysstyrke, temperatur og andre parametre diskuteres.

FIG. (A) Skematisk diagram af InAs/InAsSb langbølget infrarød APD fotodetektor; (B) Skematisk diagram af elektriske felter ved hvert lag af APD-fotodetektor.