En son araştırmaçığ fotodetektörü
Kızılötesi algılama teknolojisi askeri keşif, çevresel izleme, tıbbi teşhis ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılır. Geleneksel kızılötesi dedektörlerin algılama hassasiyeti, tepki hızı vb. gibi performansta bazı sınırlamaları vardır. InAs/InAsSb Sınıf II süper kafes (T2SL) malzemeleri mükemmel fotoelektrik özelliklere ve ayarlanabilirliğe sahiptir ve bu da onları uzun dalga kızılötesi (LWIR) dedektörler için ideal hale getirir. Uzun dalga kızılötesi algılamada zayıf tepki sorunu uzun zamandır bir endişe kaynağı olmuştur ve bu da elektronik cihaz uygulamalarının güvenilirliğini büyük ölçüde sınırlamaktadır. Çığ fotodetektörü (APD fotodedektörü) mükemmel tepki performansına sahip olmasına rağmen, çarpma sırasında yüksek karanlık akımından muzdariptir.
Bu sorunları çözmek için Çin Elektronik Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nden bir ekip, yüksek performanslı Sınıf II süper kafes (T2SL) uzun dalga kızılötesi çığ fotodiyotunu (APD) başarıyla tasarladı. Araştırmacılar, karanlık akımı azaltmak için InAs/InAsSb T2SL soğurucu tabakasının düşük burgu rekombinasyon oranını kullandılar. Aynı zamanda, düşük k değerine sahip AlAsSb, yeterli kazancı korurken cihaz gürültüsünü bastırmak için çarpan katmanı olarak kullanıldı. Bu tasarım, uzun dalga kızılötesi algılama teknolojisinin gelişimini teşvik etmek için umut verici bir çözüm sunmaktadır. Dedektör, kademeli katmanlı bir tasarım benimser ve InAs ve InAsSb'nin kompozisyon oranını ayarlayarak bant yapısının düzgün geçişi sağlanır ve dedektörün performansı iyileştirilir. Malzeme seçimi ve hazırlama süreci açısından, bu çalışma, dedektörü hazırlamak için kullanılan InAs/InAsSb T2SL malzemesinin büyüme yöntemini ve işlem parametrelerini ayrıntılı olarak açıklamaktadır. InAs/InAsSb T2SL'nin bileşimini ve kalınlığını belirlemek kritiktir ve gerilim dengesini elde etmek için parametre ayarlaması gerekir. Uzun dalga kızılötesi algılama bağlamında, InAs/GaSb T2SL ile aynı kesme dalga boyunu elde etmek için daha kalın bir InAs/InAsSb T2SL tek periyodu gerekir. Ancak, daha kalın monosikl, büyüme yönünde emilim katsayısında bir azalmaya ve T2SL'deki deliklerin etkin kütlesinde bir artışa neden olur. Sb bileşeninin eklenmesinin, tek periyot kalınlığını önemli ölçüde artırmadan daha uzun kesme dalga boyuna ulaşabileceği bulunmuştur. Ancak, aşırı Sb bileşiminin Sb elementlerinin ayrışmasına yol açabilir.
Bu nedenle, Sb grubu 0,5 olan InAs/InAs0,5Sb0,5 T2SL, APD'nin aktif tabakası olarak seçildifotodedektör. InAs/InAsSb T2SL esas olarak GaSb alt tabakalarında büyür, bu nedenle GaSb'nin gerinim yönetimindeki rolü dikkate alınmalıdır. Esasen, gerinim dengesine ulaşmak, bir süper kafesin bir periyottaki ortalama kafes sabitini alt tabakanın kafes sabitiyle karşılaştırmayı içerir. Genellikle, InAs'deki çekme gerinimi, InAsSb tarafından getirilen basınç gerinimi ile telafi edilir ve bu da InAsSb katmanından daha kalın bir InAs katmanıyla sonuçlanır. Bu çalışma, spektral tepki, karanlık akım, gürültü vb. dahil olmak üzere çığ fotodedektörünün fotoelektrik tepki özelliklerini ölçtü ve kademeli gradyan katman tasarımının etkinliğini doğruladı. Çığ fotodedektörünün çığ çoğaltma etkisi analiz edildi ve çoğaltma faktörü ile olay ışık gücü, sıcaklık ve diğer parametreler arasındaki ilişki tartışıldı.
ŞEKİL (A) InAs/InAsSb uzun dalga kızılötesi APD fotodetektörünün şematik diyagramı; (B) APD fotodetektörünün her katmanındaki elektrik alanlarının şematik diyagramı.
Gönderi zamanı: 06-Oca-2025