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 в производительности, такие как чувствительность обнаружения, скорость отклика и т. д. Материалы сверхрешетки InAs/InAsSb класса II (T2SL) обладают превосходными фотоэлектрическими свойствами и настраиваемостью, что делает их идеальными для длинноволновых инфракрасных (LWIR) детекторов. Проблема слабого отклика при длинноволновом инфракрасном обнаружении долгое время вызывала беспокойство, что значительно ограничивает надежность применения электронных устройств. Хотя лавинный фотодетектор (Фотодетектор APD) имеет отличные характеристики отклика, но страдает от высокого темнового тока во время умножения.
Для решения этих проблем группа ученых из Университета электронной науки и технологий Китая успешно спроектировала высокопроизводительный сверхрешеточный (T2SL) длинноволновый инфракрасный лавинный фотодиод (APD) класса II. 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 слоя умножителя для подавления шума устройства при сохранении достаточного усиления. Такая конструкция является многообещающим решением для содействия развитию технологии обнаружения длинноволнового инфракрасного излучения. Детектор имеет ступенчатую многоуровневую конструкцию, и путем регулировки соотношения состава InAs и InAsSb достигается плавный переход зонной структуры, а производительность детектора улучшается. С точки зрения выбора материала и процесса подготовки, в этом исследовании подробно описываются метод выращивания и параметры процесса материала InAs/InAsSb T2SL, используемого для подготовки детектора. Определение состава и толщины InAs/InAsSb T2SL имеет решающее значение, и для достижения баланса напряжений требуется настройка параметров. В контексте обнаружения длинноволнового инфракрасного излучения для достижения той же длины волны отсечки, что и InAs/GaSb T2SL, требуется более толстый одиночный период InAs/InAsSb T2SL. Однако более толстый моноцикл приводит к уменьшению коэффициента поглощения в направлении роста и увеличению эффективной массы дырок в T2SL. Установлено, что добавление компонента Sb может обеспечить более длинную длину волны отсечки без значительного увеличения толщины одиночного периода. Однако избыточный состав 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.фотодетектор. InAs/InAsSb T2SL в основном растет на подложках GaSb, поэтому необходимо рассмотреть роль GaSb в управлении деформацией. По сути, достижение равновесия деформации 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 спектральный отклик, темновой ток, шум и т. д., и проверена эффективность конструкции ступенчатого градиентного слоя. Анализируется эффект лавинного умножения лавинного фотодетектора, а также обсуждается связь между коэффициентом умножения и мощностью падающего света, температурой и другими параметрами.
РИС. (A) Принципиальная схема InAs/InAsSb длинноволнового инфракрасного APD-фотодетектора; (B) Принципиальная схема электрических полей на каждом слое APD-фотодетектора.
Время публикации: 06.01.2025