En son araştırmalarçığ fotodedektörü
Kızılötesi algılama teknolojisi, askeri keşif, çevre izleme, tıbbi teşhis ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Geleneksel kızılötesi dedektörlerin algılama hassasiyeti, tepki hızı vb. gibi performanslarında bazı sınırlamalar vardır. InAs/InAsSb Sınıf II süper kafes (T2SL) malzemeleri, mükemmel fotoelektrik özelliklere ve ayarlanabilirliğe sahip olduklarından, uzun dalga kızılötesi (LWIR) dedektörleri için idealdirler. Uzun dalga kızılötesi algılamada zayıf tepki sorunu uzun zamandır endişe kaynağı olmuş ve elektronik cihaz uygulamalarının güvenilirliğini büyük ölçüde sınırlamıştır. Çığ fotodedektörleri (APD fotodedektörMükemmel tepki performansına sahip olmasına rağmen, çarpma işlemi sırasında yüksek karanlık akım sorunundan muzdariptir.
Bu sorunları çözmek için, Çin Elektronik Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nden bir ekip, yüksek performanslı bir Sınıf II süper kafes (T2SL) uzun dalga kızılötesi çığ fotodiyot (APD) tasarlamayı başardı. Araştırmacılar, karanlık akımı azaltmak için InAs/InAsSb T2SL soğurucu tabakasının daha düşük Auger rekombinasyon oranını kullandılar. Aynı zamanda, yeterli kazancı korurken cihaz gürültüsünü bastırmak için düşük k değerine sahip AlAsSb çarpan tabakası olarak kullanıldı. Bu tasarım, uzun dalga kızılötesi algılama teknolojisinin gelişimini teşvik etmek için umut vadeden bir çözüm sunmaktadır. Dedektör, kademeli bir tasarıma sahiptir ve InAs ve InAsSb'nin bileşim oranının ayarlanmasıyla 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 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. Bununla birlikte, daha kalın monokiklik yapı, büyüme yönünde soğurma katsayısında bir azalmaya ve T2SL'deki deliklerin etkin kütlesinde bir artışa neden olur. Sb bileşeninin eklenmesinin, tek periyot kalınlığını önemli ölçüde artırmadan daha uzun bir kesme dalga boyu elde etmeyi sağlayabileceği bulunmuştur. Ancak, aşırı Sb bileşimi, Sb elementlerinin ayrışmasına yol açabilir.
Bu nedenle, APD'nin aktif katmanı olarak Sb grubu 0,5 olan InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL seçilmiştir.fotodedektörInAs/InAsSb T2SL esas olarak GaSb alt tabakalar üzerinde büyür, bu nedenle GaSb'nin gerilim yönetimindeki rolü dikkate alınmalıdır. Esasen, gerilim dengesinin sağlanması, bir periyot için süper kafesin ortalama kafes sabitinin alt tabakanın kafes sabitiyle karşılaştırılmasını içerir. Genellikle, InAs'deki çekme gerilimi, InAsSb tarafından oluşturulan sıkıştırma gerilimi 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 ölçmüş ve kademeli gradyan katman tasarımının etkinliğini doğrulamıştır. Çığ fotodedektörünün çığ çoğaltma etkisi analiz edilmiş ve çoğaltma faktörü ile gelen ışık gücü, sıcaklık ve diğer parametreler arasındaki ilişki tartışılmıştır.
ŞEKİL (A) InAs/InAsSb uzun dalga kızılötesi APD fotodedektörünün şematik diyagramı; (B) APD fotodedektörünün her katmanındaki elektrik alanlarının şematik diyagramı.
Yayın tarihi: 06 Ocak 2025