Последние исследованиялавинный фотодетектор
Технология инфракрасного обнаружения широко используется в военной разведке, мониторинге окружающей среды, медицинской диагностике и других областях. Традиционные инфракрасные детекторы имеют некоторые ограничения по производительности, такие как чувствительность обнаружения, скорость отклика и т. д. Материалы на основе сверхрешеток класса II InAs/InAsSb (T2SL) обладают превосходными фотоэлектрическими свойствами и возможностью настройки, что делает их идеальными для длинноволновых инфракрасных детекторов (ДВИК). Проблема слабого отклика в длинноволновых инфракрасных детекторах давно вызывает беспокойство, что существенно ограничивает надежность электронных устройств. Хотя лавинный фотодетектор (Фотодетектор APD) обладает отличными характеристиками отклика, но страдает от высокого темнового тока во время умножения.
Для решения этих проблем группа учёных из Китайского университета электронных наук и технологий успешно разработала высокопроизводительный длинноволновый инфракрасный лавинный фотодиод (APD) на сверхрешётке II класса (T2SL). Исследователи использовали более низкую скорость оже-рекомбинации поглощающего слоя InAs/InAsSb T2SL для снижения темнового тока. В то же время, AlAsSb с низким значением k используется в качестве умножающего слоя для подавления шума устройства при сохранении достаточного усиления. Такая конструкция представляет собой многообещающее решение для содействия развитию технологии детектирования длинноволнового инфракрасного излучения. Детектор имеет ступенчатую многоуровневую конструкцию, и путём регулирования соотношения компонентов InAs и InAsSb достигается плавный переход зонной структуры, что улучшает характеристики детектора. Что касается выбора материала и процесса изготовления, в данном исследовании подробно описываются метод выращивания и параметры процесса изготовления материала InAs/InAsSb T2SL, используемого для изготовления детектора. Определение состава и толщины T2SL InAs/InAsSb имеет решающее значение, и для достижения баланса напряжений требуется корректировка параметров. В контексте длинноволнового инфракрасного детектирования для достижения той же длины волны отсечки, что и у InAs/GaSb T2SL, требуется более толстый моноцикл InAs/InAsSb T2SL. Однако более толстый моноцикл приводит к снижению коэффициента поглощения в направлении роста и увеличению эффективной массы дырок в T2SL. Обнаружено, что добавление компонента Sb позволяет добиться более длинной волны отсечки без существенного увеличения толщины одного периода. Однако избыточное содержание Sb может привести к сегрегации элементов Sb.
Поэтому в качестве активного слоя ЛФД был выбран InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL с группой Sb 0.5.фотодетекторInAs/InAsSb T2SL в основном растет на подложках GaSb, поэтому необходимо рассмотреть роль GaSb в управлении деформацией. По сути, достижение равновесия деформаций включает сравнение средней постоянной решетки сверхрешетки за один период с постоянной решетки подложки. Как правило, деформация растяжения в InAs компенсируется деформацией сжатия, вносимой InAsSb, что приводит к более толстому слою InAs, чем слой InAsSb. В этом исследовании были измерены характеристики фотоэлектрического отклика лавинного фотодетектора, включая спектральную чувствительность, темновой ток, шум и т. д., а также подтверждена эффективность конструкции ступенчатого градиентного слоя. Анализируется эффект лавинного умножения лавинного фотодетектора, и обсуждается связь между коэффициентом умножения и мощностью падающего света, температурой и другими параметрами.
РИС. (A) Принципиальная схема InAs/InAsSb длинноволнового инфракрасного фотодетектора APD; (B) Принципиальная схема электрических полей в каждом слое фотодетектора APD.
Время публикации: 06 января 2025 г.