Cele mai recente cercetări alefotodetector de avalanșă
Tehnologia de detectare în infraroșu este utilizată pe scară largă în recunoașterea militară, monitorizarea mediului, diagnosticul medical și alte domenii. Detectoarele tradiționale cu infraroșu au unele limitări de performanță, cum ar fi sensibilitatea detecției, viteza de răspuns și așa mai departe. Materialele superrețele InAs/InAsSb clasa II (T2SL) au proprietăți fotoelectrice și reglabilitate excelente, ceea ce le face ideale pentru detectoarele în infraroșu cu unde lungi (LWIR). Problema răspunsului slab în detectarea în infraroșu cu unde lungi a fost o preocupare de mult timp, ceea ce limitează foarte mult fiabilitatea aplicațiilor dispozitivelor electronice. Deși fotodetectorul de avalanșă (Fotodetector APD) are performanțe excelente de răspuns, însă suferă de curent de întuneric ridicat în timpul multiplicării.
Pentru a rezolva aceste probleme, o echipă de la Universitatea de Știință și Tehnologie Electronică din China a proiectat cu succes o fotodiodă de avalanșă în infraroșu cu undă lungă (APD) de înaltă performanță, tip superrețea (T2SL) de clasa II. Cercetătorii au utilizat rata mai mică de recombinare a stratului absorbant InAs/InAsSb T2SL pentru a reduce curentul de întuneric. În același timp, AlAsSb cu o valoare k scăzută este utilizat ca strat multiplicator pentru a suprima zgomotul dispozitivului, menținând în același timp un câștig suficient. Acest design oferă o soluție promițătoare pentru promovarea dezvoltării tehnologiei de detectare în infraroșu cu undă lungă. Detectorul adoptă un design în trepte, iar prin ajustarea raportului de compoziție dintre InAs și InAsSb, se realizează o tranziție lină a structurii benzii, iar performanța detectorului este îmbunătățită. În ceea ce privește selecția materialelor și procesul de preparare, acest studiu descrie în detaliu metoda de creștere și parametrii de proces ai materialului InAs/InAsSb T2SL utilizat pentru prepararea detectorului. Determinarea compoziției și grosimii InAs/InAsSb T2SL este critică, iar ajustarea parametrilor este necesară pentru a realiza echilibrul de stres. În contextul detecției în infraroșu cu unde lungi, pentru a obține aceeași lungime de undă de tăiere ca InAs/GaSb T2SL, este necesară o perioadă unică de InAs/InAsSb T2SL mai groasă. Cu toate acestea, un monociclu mai gros are ca rezultat o scădere a coeficientului de absorbție în direcția de creștere și o creștere a masei efective a găurilor din T2SL. S-a constatat că adăugarea componentei Sb poate obține o lungime de undă de tăiere mai lungă fără a crește semnificativ grosimea unei singure perioade. Cu toate acestea, compoziția excesivă de Sb poate duce la segregarea elementelor Sb.
Prin urmare, InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL cu gruparea Sb 0.5 a fost selectat ca strat activ al APD.fotodetectorInAs/InAsSb T2SL crește în principal pe substraturi de GaSb, așadar trebuie luat în considerare rolul GaSb în gestionarea deformării. În esență, atingerea echilibrului de deformare implică compararea constantei medii a rețelei unei superrețele pentru o perioadă cu constanta rețelei substratului. În general, deformarea la întindere din InAs este compensată de deformarea la compresiune introdusă de InAsSb, rezultând un strat de InAs mai gros decât stratul de InAsSb. Acest studiu a măsurat caracteristicile de răspuns fotoelectric ale fotodetectorului de avalanșă, inclusiv răspunsul spectral, curentul de întuneric, zgomotul etc., și a verificat eficacitatea designului stratului de gradient în trepte. Este analizat efectul de multiplicare a avalanșei al fotodetectorului de avalanșă și este discutată relația dintre factorul de multiplicare și puterea luminii incidente, temperatură și alți parametri.
FIG. (A) Diagramă schematică a fotodetectorului APD în infraroșu cu unde lungi InAs/InAsSb; (B) Diagramă schematică a câmpurilor electrice la nivelul fiecărui strat al fotodetectorului APD.
Data publicării: 06 ian. 2025