En son araştırmaçığ fotodetektörü
Kızılötesi algılama teknolojisi askeri keşif, çevresel izleme, tıbbi teşhis ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Geleneksel kızılötesi dedektörlerin performans açısından algılama hassasiyeti, yanıt hızı vb. gibi bazı sınırlamaları vardır. InAs/InAsSb Sınıf II süper örgü (T2SL) malzemeleri mükemmel fotoelektrik özelliklere ve ayarlanabilirliğe sahiptir, bu da onları uzun dalga kızılötesi (LWIR) dedektörler için ideal kılar. Uzun dalga kızılötesi algılamada zayıf tepki sorunu, elektronik cihaz uygulamalarının güvenilirliğini büyük ölçüde sınırlayan, uzun süredir endişe kaynağı olmuştur. Her ne kadar çığ fotodedektörü (APD fotodedektör) mükemmel yanıt performansına sahiptir, çarpma sırasında yüksek karanlık akımdan muzdariptir.
Bu sorunları çözmek için Çin Elektronik Bilimi ve Teknolojisi Üniversitesi'nden bir ekip, yüksek performanslı bir Sınıf II süper örgü (T2SL) uzun dalga kızılötesi çığ fotodiyotunu (APD) başarıyla tasarladı. Araştırmacılar karanlık akımı azaltmak için InAs/InAsSb T2SL soğurucu katmanının daha düşük burgu rekombinasyon oranını kullandılar. Aynı zamanda yeterli kazancı korurken cihaz gürültüsünü bastırmak için çarpan katmanı olarak düşük k değerine sahip AlAsSb kullanılır. Bu tasarım, uzun dalga kızılötesi algılama teknolojisinin gelişimini teşvik etmek için umut verici bir çözüm sunar. Dedektör, kademeli katmanlı bir tasarımı benimser ve InAs ve InAsSb'nin bileşim oranının ayarlanmasıyla bant yapısının yumuşak geçişi elde edilir ve dedektörün performansı artırılır. Malzeme seçimi ve hazırlama süreci açısından bu çalışma, dedektörü hazırlamak için kullanılan InAs/InAsSb T2SL malzemesinin büyütme yöntemini ve işlem parametrelerini ayrıntılı olarak açıklamaktadır. InAs/InAsSb T2SL'nin bileşiminin ve kalınlığının belirlenmesi kritik öneme sahiptir ve gerilim dengesini sağlamak için parametre ayarlaması gereklidir. Uzun dalga kızılötesi algılama bağlamında, InAs/GaSb T2SL ile aynı kesme dalga boyuna ulaşmak için daha kalın bir InAs/InAsSb T2SL tek periyodu gerekir. Bununla birlikte, daha kalın tek döngü, büyüme yönünde emme katsayısında bir azalmaya ve T2SL'deki deliklerin etkin kütlesinde bir artışa neden olur. Sb bileşeninin eklenmesinin, tek periyot kalınlığını önemli ölçüde arttırmadan daha uzun kesme dalga boyuna ulaşabileceği bulunmuştur. Ancak aşırı Sb bileşimi Sb elementlerinin ayrışmasına neden olabilir.
Bu nedenle, APD'nin aktif katmanı olarak Sb grubu 0.5 olan InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL seçildi.fotodedektör. InAs/InAsSb T2SL esas olarak GaSb substratlarında büyür, dolayısıyla GaSb'nin gerilim yönetimindeki rolünün dikkate alınması gerekir. Esasen, gerinim dengesinin sağlanması, bir süper örgünün bir periyot için ortalama kafes sabitinin alt tabakanın kafes sabiti ile karşılaştırılmasını içerir. Genel olarak InAs'taki çekme gerilimi, InAsSb'nin getirdiği sıkıştırma gerilimi ile telafi edilir, bu da InAsSb katmanından daha kalın bir InAs katmanıyla sonuçlanır. Bu çalışma, çığ fotodetektörünün spektral tepki, karanlık akım, gürültü vb. dahil olmak üzere fotoelektrik tepki özelliklerini ölçtü ve kademeli gradyan katman tasarımının etkinliğini doğruladı. Çığ fotodetektörünün çığ çoğalma etkisi analiz edilmiş ve çarpma faktörü ile gelen ışık gücü, sıcaklık ve diğer parametreler arasındaki ilişki tartışılmıştır.
İNCİR. (A) InAs/InAsSb uzun dalga kızılötesi APD fotodetektörünün şematik diyagramı; (B) APD fotodedektörünün her katmanındaki elektrik alanlarının şematik diyagramı.
Gönderim zamanı: Ocak-06-2025