Die nuutste navorsing van stortvloed fotodetektor

Die jongste navorsing vanstortvloed fotodetektor

Infrarooi-opsporingstegnologie word wyd gebruik in militêre verkenning, omgewingsmonitering, mediese diagnose en ander velde. Tradisionele infrarooiverklikkers het 'n paar beperkings in werkverrigting, soos opsporingsensitiwiteit, reaksiespoed ensovoorts. InAs/InAsSb Klas II superrooster (T2SL) materiale het uitstekende foto-elektriese eienskappe en verstelbaarheid, wat hulle ideaal maak vir langgolf infrarooi (LWIR) detektors. Die probleem van swak reaksie in langgolf-infrarooi-opsporing is al lank 'n bekommernis, wat die betroubaarheid van elektroniese toesteltoepassings grootliks beperk. Alhoewel stortvloed fotodetektor (APD fotodetektor) het uitstekende reaksieprestasie, dit ly aan hoë donkerstroom tydens vermenigvuldiging.

Om hierdie probleme op te los, het 'n span van die Universiteit van Elektroniese Wetenskap en Tegnologie van China suksesvol 'n hoë-prestasie Klas II superrooster (T2SL) langgolf infrarooi stortvloedfotodiode (APD) ontwerp. Die navorsers het die laer awegaar-rekombinasietempo van die InAs/InAsSb T2SL-absorberlaag gebruik om die donker stroom te verminder. Terselfdertyd word AlAsSb met 'n lae k-waarde as die vermenigvuldigerlaag gebruik om toestelgeraas te onderdruk terwyl voldoende wins behou word. Hierdie ontwerp bied 'n belowende oplossing vir die bevordering van die ontwikkeling van langgolf infrarooi opsporingstegnologie. Die detektor neem 'n trapvormige ontwerp aan, en deur die samestellingsverhouding van InAs en InAsSb aan te pas, word die gladde oorgang van die bandstruktuur verkry, en die werkverrigting van die detektor word verbeter. In terme van materiaalkeuse en voorbereidingsproses, beskryf hierdie studie in detail die groeimetode en prosesparameters van InAs/InAsSb T2SL-materiaal wat gebruik word om die detektor voor te berei. Die bepaling van die samestelling en dikte van InAs/InAsSb T2SL is krities en parameter aanpassing is nodig om stresbalans te bereik. In die konteks van langgolf infrarooi opsporing, om dieselfde afsnygolflengte as InAs/GaSb T2SL te bereik, word 'n dikker InAs/InAsSb T2SL enkelperiode vereis. Dikker monosiklus lei egter tot 'n afname in die absorpsiekoëffisiënt in die rigting van groei en 'n toename in die effektiewe massa van gate in T2SL. Daar word gevind dat die byvoeging van Sb-komponent langer afsnygolflengte kan bereik sonder om die dikte van enkelperiodes aansienlik te verhoog. Oormatige Sb-samestelling kan egter lei tot segregasie van Sb-elemente.

Daarom is InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL met Sb-groep 0.5 gekies as die aktiewe laag van APDfotodetektor. InAs/InAsSb T2SL groei hoofsaaklik op GaSb-substrate, dus die rol van GaSb in stambestuur moet oorweeg word. In wese behels die bereiking van vervormingsewewig die vergelyking van die gemiddelde roosterkonstante van 'n superrooster vir een periode met die roosterkonstante van die substraat. Oor die algemeen word die trekspanning in die InAs gekompenseer deur die drukvervorming wat deur die InAsSb ingebring word, wat lei tot 'n dikker InAs-laag as die InAsSb-laag. Hierdie studie het die foto-elektriese reaksie-eienskappe van die stortvloedfotodetektor gemeet, insluitend spektrale reaksie, donkerstroom, geraas, ens., en het die doeltreffendheid van die trapvormige gradiëntlaagontwerp geverifieer. Die stortvloed vermenigvuldigingseffek van die stortvloed fotodetektor word ontleed, en die verband tussen die vermenigvuldigingsfaktor en die invallende ligkrag, temperatuur en ander parameters word bespreek.

FIG. (A) Skematiese diagram van InAs/InAsSb langgolf infrarooi APD fotodetektor; (B) Skematiese diagram van elektriese velde by elke laag van APD-fotodetektor.