Новыя даследаванні ўльтратонкіхInGaAs фотадэтэктар
Развіццё тэхналогіі візуалізацыі ў караткахвалевым інфрачырвоным (SWIR) дыяпазоне зрабіла значны ўнёсак у сістэмы начнога бачання, прамысловы кантроль, навуковыя даследаванні, ахову бяспекі і іншыя галіны. З ростам попыту на выяўленне за межамі бачнага спектру святла, распрацоўка караткахвалевых інфрачырвоных датчыкаў выявы таксама пастаянна расце. Аднак дасягненне высокага разрознення і нізкага ўзроўню шуму...шырокаспектральны фотадэтэктардагэтуль сутыкаецца з многімі тэхнічнымі праблемамі. Нягледзячы на тое, што традыцыйныя кароткахвалевыя інфрачырвоныя фотадэтэктары InGaAs могуць дэманстраваць выдатную эфектыўнасць фотаэлектрычнага пераўтварэння і рухомасць носьбітаў зарада, існуе фундаментальная супярэчнасць паміж іх ключавымі паказчыкамі прадукцыйнасці і структурай прылады. Для дасягнення больш высокай квантавай эфектыўнасці (КК) традыцыйныя канструкцыі патрабуюць паглынальнага пласта (ПС) таўшчынёй 3 мікраметры або больш, і такая структурная канструкцыя прыводзіць да розных праблем.
Каб паменшыць таўшчыню паглынальнага пласта (TAL) у караткахвалевым інфрачырвоным выпраменьванні InGaAsфотадэтэктарКампенсацыя зніжэння паглынання на доўгіх хвалях мае вырашальнае значэнне, асабліва калі таўшчыня паглынальнага пласта малой плошчы прыводзіць да недастатковага паглынання ў дыяпазоне доўгіх хваль. На малюнку 1a паказаны метад кампенсацыі таўшчыні паглынальнага пласта малой плошчы шляхам падаўжэння шляху аптычнага паглынання. Гэта даследаванне павышае квантавую эфектыўнасць (КК) у караткахвалевым інфрачырвоным дыяпазоне шляхам увядзення на задні бок прылады структуры кіраванага рэзанансу (КМР) на аснове TiOx/Au.
У параўнанні з традыцыйнымі планарнымі металічнымі адбівальнымі структурамі, рэзанансная структура з кіраваным рэжымам можа генераваць множныя рэзанансныя эфекты паглынання, значна павышаючы эфектыўнасць паглынання даўгахвалевага святла. Даследчыкі аптымізавалі ключавыя параметры рэзананснай структуры з кіраваным рэжымам, у тым ліку перыяд, склад матэрыялу і каэфіцыент запаўнення, з дапамогай метаду строгага аналізу звязаных хваль (RCWA). У выніку гэта прылада па-ранейшаму падтрымлівае эфектыўнае паглынанне ў караткахвалевым інфрачырвоным дыяпазоне. Выкарыстоўваючы перавагі матэрыялаў InGaAs, даследчыкі таксама даследавалі спектральную характарыстыку ў залежнасці ад структуры падкладкі. Змяншэнне таўшчыні паглынальнага пласта павінна суправаджацца зніжэннем квазіэфектыўнасці выпраменьвання.
У заключэнне, у выніку гэтага даследавання паспяхова распрацаваны дэтэктар InGaAs таўшчынёй усяго 0,98 мікраметра, што больш чым у 2,5 разы танчэй, чым у традыцыйнай структуры. У той жа час ён падтрымлівае квантавую эфектыўнасць больш за 70% у дыяпазоне даўжынь хваль 400-1700 нм. Прарыўнае дасягненне ультратонкага фотадэтэктара InGaAs адкрывае новы тэхнічны шлях для распрацоўкі шырокаспектральных датчыкаў выявы з высокім разрозненнем і нізкім узроўнем шуму. Чакаецца, што хуткі час пераносу носьбітаў, які забяспечваецца канструкцыяй ультратонкай структуры, значна зменшыць электрычныя перашкоды і палепшыць характарыстыкі водгуку прылады. У той жа час, скарочаная структура прылады больш падыходзіць для тэхналогіі трохмернай інтэграцыі ў адным чыпе (M3D), закладваючы аснову для дасягнення масіваў пікселяў высокай шчыльнасці.
Час публікацыі: 24 лютага 2026 г.