En son araştırmaçığ fotodetektörü
Kızılötesi algılama teknolojisi, askeri keşif, çevresel izleme, tıbbi teşhis ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Geleneksel kızılötesi dedektörlerin algılama hassasiyeti, tepki hızı vb. gibi performans açısından bazı sınırlamaları vardır. InAs/InAsSb Sınıf II süper kafes (T2SL) malzemeler, mükemmel fotoelektrik özelliklere ve ayarlanabilirliğe sahip olduğundan, uzun dalga kızılötesi (LWIR) dedektörler için idealdir. Uzun dalga kızılötesi algılamada zayıf tepki sorunu uzun süredir endişe kaynağı olmuştur ve bu da elektronik cihaz uygulamalarının güvenilirliğini büyük ölçüde sınırlamaktadır. Her ne kadar çığ fotodedektörü (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 süperörgü (T2SL) uzun dalga kızılötesi çığ fotodiyotu (APD) tasarlamayı başarıyla gerçekleştirdi. Araştırmacılar, karanlık akımı azaltmak için InAs/InAsSb T2SL soğurucu katmanının düşük burgu rekombinasyon oranını kullandılar. Aynı zamanda, yeterli kazancı korurken cihaz gürültüsünü bastırmak için düşük k değerine sahip AlAsSb, çarpan katmanı olarak kullanıldı. Bu tasarım, uzun dalga kızılötesi algılama teknolojisinin gelişimini desteklemek için umut verici bir çözüm sunmaktadır. Dedektör, kademeli katmanlı bir tasarıma sahiptir ve InAs ve InAsSb'nin kompozisyon oranı ayarlanarak bant yapısının düzgün bir şekilde 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 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 gereklidir. Ancak, daha kalın bir monosikl, büyüme yönündeki emilim katsayısında bir azalmaya ve T2SL'deki deliklerin etkin kütlesinde bir artışa neden olur. Sb bileşeninin eklenmesi, tek periyot kalınlığını önemli ölçüde artırmadan daha uzun bir kesme dalga boyu elde edilebileceği bulunmuştur. Bununla birlikte, aşırı Sb bileşimi, Sb elementlerinin ayrışmasına yol açabilir.
Bu nedenle, Sb grubu 0,5 olan InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL, APD'nin aktif tabakası olarak seçildi.fotodedektör. InAs/InAsSb T2SL esas olarak GaSb alttaşları üzerinde büyür, bu nedenle GaSb'nin gerinim yönetimindeki rolü dikkate alınmalıdır. Esasen, gerinim dengesine ulaşmak, bir süperörgü için bir periyottaki ortalama kafes sabitinin alttaş kafes sabitiyle karşılaştırılmasını 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, çığ fotodedektörünün spektral tepki, karanlık akım, gürültü vb. dahil olmak üzere fotoelektrik tepki özelliklerini ölçmüş ve basamaklı gradyan katman tasarımının etkinliğini doğrulamıştır. Çığ fotodedektörünün çığ çarpma etkisi analiz edilmiş ve çarpma faktörü ile gelen ışık gücü, sıcaklık ve diğer parametreler arasındaki ilişki tartışılmıştır.
ŞEKİL (A) InAs/InAsSb uzun dalga kızılötesi APD fotodetektörünün şematik diyagramı; (B) APD fotodetektörünün her katmanındaki elektrik alanlarının şematik diyagramı.
Gönderi zamanı: 06-01-2025