Найноўшыя даследаванні алавінны фотадэтэктар
Тэхналогія інфрачырвонага выяўлення шырока выкарыстоўваецца ў ваеннай разведцы, маніторынгу навакольнага асяроддзя, медыцынскай дыягностыцы і іншых галінах. Традыцыйныя інфрачырвоныя дэтэктары маюць некаторыя абмежаванні ў прадукцыйнасці, такія як адчувальнасць выяўлення, хуткасць водгуку і гэтак далей. Матэрыялы звышрашоткі InAs/InAsSb класа II (T2SL) валодаюць выдатнымі фотаэлектрычнымі ўласцівасцямі і магчымасцю рэгулявання, што робіць іх ідэальнымі для даўгахвалевых інфрачырвоных дэтэктараў (LWIR). Праблема слабога водгуку пры выяўленні даўгахвалевага інфрачырвонага выпраменьвання выклікае занепакоенасць на працягу доўгага часу, што значна абмяжоўвае надзейнасць прыкладанняў электронных прылад. Хоць лавінны фотадэтэктар (Фотадэтэктар APD) мае выдатную прадукцыйнасць водгуку, ён пакутуе ад высокага цёмнага току падчас множання.
Каб вырашыць гэтыя праблемы, каманда з Універсітэта электроннай навукі і тэхнікі Кітая паспяхова распрацавала высокаэфектыўны звышрашоткавы клас II (T2SL) даўгахвалевы інфрачырвоны лавінны фотадыёд (APD). Даследчыкі выкарысталі меншую хуткасць рэкамбінацыі шнека пласта паглынальніка InAs/InAsSb T2SL, каб паменшыць цёмны ток. У той жа час AlAsSb з нізкім значэннем k выкарыстоўваецца ў якасці пласта множніка для падаўлення шуму прылады пры захаванні дастатковага ўзмацнення. Гэтая канструкцыя забяспечвае перспектыўнае рашэнне для садзейнічання развіццю даўгахвалевай інфрачырвонай тэхналогіі выяўлення. Дэтэктар мае ступеньчатую шмат'ярусную канструкцыю, і шляхам рэгулявання суадносін InAs і InAsSb у складзе дасягаецца плыўны пераход палоснай структуры і паляпшаецца прадукцыйнасць дэтэктара. З пункту гледжання выбару матэрыялу і працэсу падрыхтоўкі, гэта даследаванне падрабязна апісвае метад росту і параметры працэсу матэрыялу InAs/InAsSb T2SL, які выкарыстоўваецца для падрыхтоўкі дэтэктара. Вызначэнне складу і таўшчыні InAs/InAsSb T2SL мае вырашальнае значэнне, і для дасягнення балансу напружання патрабуецца карэкціроўка параметраў. У кантэксце даўгахвалевага інфрачырвонага выяўлення для дасягнення той жа даўжыні хвалі адсячэння, што і для InAs/GaSb T2SL, патрабуецца больш тоўсты адзін перыяд InAs/InAsSb T2SL. Аднак больш тоўсты монацыкл прыводзіць да памяншэння каэфіцыента паглынання ў напрамку росту і павелічэння эфектыўнай масы адтулін у T2SL. Выяўлена, што даданне кампанента Sb можа дамагчыся большай даўжыні хвалі адсечкі без істотнага павелічэння таўшчыні аднаго перыяду. Аднак празмерны склад Sb можа прывесці да сегрэгацыі элементаў Sb.
Такім чынам, InAs/InAs0,5Sb0,5 T2SL з групай Sb 0,5 быў абраны ў якасці актыўнага пласта APDфотадэтэктар. InAs/InAsSb T2SL у асноўным расце на падкладках GaSb, таму неабходна ўлічваць ролю GaSb у кіраванні дэфармацыяй. Па сутнасці, дасягненне дэфармацыйнай раўнавагі прадугледжвае параўнанне сярэдняй сталай рашоткі звышрашоткі за адзін перыяд з пастаяннай рашоткі падкладкі. Як правіла, дэфармацыя расцяжэння ў InAs кампенсуецца дэфармацыяй сціску, якую стварае InAsSb, у выніку чаго пласт InAs становіцца больш тоўстым, чым пласт InAsSb. Гэта даследаванне вымярала характарыстыкі фотаэлектрычнага водгуку лавіннага фотадэтэктара, у тым ліку спектральны водгук, цёмны ток, шум і г.д., і пацвярджала эфектыўнасць канструкцыі пласта са ступеністым градыентам. Прааналізаваны эфект лавіннага множання лавіннага фотадэтэктара і абмяркоўваецца сувязь паміж каэфіцыентам множання і магутнасцю падаючага святла, тэмпературай і іншымі параметрамі.
ФІГ. (A) Прынцыповая схема даўгахвалевага інфрачырвонага фотадэтэктара APD з InAs/InAsSb; (B) Прынцыповая дыяграма электрычных палёў на кожным слоі фотадэтэктара APD.
Час публікацыі: 6 студзеня 2025 г