Den seneste forskning aflavinefotodetektor
Infrarød detektionsteknologi anvendes i vid udstrækning inden for militær rekognoscering, miljøovervågning, medicinsk diagnose og andre områder. Traditionelle infrarøde detektorer har nogle begrænsninger i ydeevne, såsom detektionsfølsomhed, responshastighed osv. InAs/InAsSb klasse II supergitter (T2SL) materialer har fremragende fotoelektriske egenskaber og justerbarhed, hvilket gør dem ideelle til langbølgede infrarøde (LWIR) detektorer. Problemet med svag respons i langbølget infrarød detektion har været en bekymring i lang tid, hvilket i høj grad begrænser pålideligheden af elektroniske enhedsapplikationer. Selvom lavinefotodetektorer (APD-fotodetektor) har fremragende responsevne, lider den af høj mørkestrøm under multiplikation.
For at løse disse problemer har et team fra University of Electronic Science and Technology i Kina med succes designet en højtydende klasse II supergitter (T2SL) langbølget infrarød lavinefotodiode (APD). Forskerne brugte den lavere sneglerekombinationshastighed i InAs/InAsSb T2SL-absorberlaget til at reducere mørkestrømmen. Samtidig bruges AlAsSb med lav k-værdi som multiplikatorlag til at undertrykke enhedsstøj, samtidig med at tilstrækkelig forstærkning opretholdes. 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 en jævn overgang af båndstrukturen, og detektorens ydeevne forbedres. Med hensyn til materialevalg og forberedelsesproces beskriver denne undersøgelse detaljeret vækstmetoden og procesparametrene for InAs/InAsSb T2SL-materialet, der bruges til at forberede detektoren. Bestemmelse af sammensætningen og tykkelsen af InAs/InAsSb T2SL er kritisk, og parameterjustering er nødvendig for at opnå spændingsbalance. I forbindelse med langbølget infrarød detektion kræves en tykkere InAs/InAsSb T2SL enkeltperiode for at opnå den samme afskæringsbølgelængde som InAs/GaSb T2SL. En tykkere monocyklus resulterer imidlertid i et fald i absorptionskoefficienten i vækstretningen og en stigning i den effektive masse af huller i T2SL. Det har vist sig, at tilsætning af Sb-komponent kan opnå en længere afskæringsbølgelængde uden at øge tykkelsen af den enkelte periode signifikant. Imidlertid kan overdreven Sb-sammensætning føre til segregering af Sb-elementer.
Derfor blev InAs/InAs0,5Sb0,5 T2SL med Sb-gruppe 0,5 valgt som det aktive lag af APD.fotodetektorInAs/InAsSb T2SL vokser hovedsageligt på GaSb-substrater, så GaSbs rolle i tøjningshåndtering skal overvejes. Opnåelse af tøjningsligevægt involverer i bund og grund at sammenligne den gennemsnitlige gitterkonstant for et supergitter i én periode med substratets gitterkonstant. Generelt kompenseres træktøjningen i InAs af den trykspænding, der introduceres af InAsSb, hvilket resulterer i et tykkere InAs-lag end InAsSb-laget. Denne undersøgelse målte de fotoelektriske responskarakteristika for lavinefotodetektoren, herunder spektralrespons, mørkestrøm, støj osv., og verificerede effektiviteten af det trinvise gradientlagdesign. Lavinemultiplikationseffekten af lavinefotodetektoren analyseres, og forholdet mellem multiplikationsfaktoren og det indfaldende lys' effekt, temperatur og andre parametre diskuteres.
FIG. (A) Skematisk diagram af InAs/InAsSb langbølget infrarød APD-fotodetektor; (B) Skematisk diagram af elektriske felter i hvert lag af APD-fotodetektoren.
Opslagstidspunkt: 06. januar 2025