Den senaste forskningen om lavinfotodetektor

Den senaste forskningen avlavinfotodetektor

Infraröd detekteringsteknik används i stor utsträckning inom militär spaning, miljöövervakning, medicinsk diagnos och andra områden. Traditionella infraröda detektorer har vissa begränsningar i prestanda, såsom detekteringskänslighet, svarshastighet och så vidare. InAs/InAsSb Class II supergitter (T2SL) material har utmärkta fotoelektriska egenskaper och avstämbarhet, vilket gör dem idealiska för långvågiga infraröda (LWIR) detektorer. Problemet med svag respons vid långvågig infraröd detektering har varit ett problem under lång tid, vilket avsevärt begränsar tillförlitligheten för elektroniska anordningars applikationer. Även om lavinfotodetektor (APD fotodetektor) har utmärkt responsprestanda, den lider av hög mörkström under multiplikation.

För att lösa dessa problem har ett team från University of Electronic Science and Technology of China framgångsrikt designat en högpresterande Klass II supergitter (T2SL) långvågig infraröd lavinfotodiod (APD). Forskarna använde den lägre skruvrekombinationshastigheten hos InAs/InAsSb T2SL-absorbentskiktet för att minska den mörka strömmen. Samtidigt används AlAsSb med lågt k-värde som multiplikatorlager för att undertrycka enhetsbrus samtidigt som tillräcklig förstärkning bibehålls. Denna design ger en lovande lösning för att främja utvecklingen av långvågig infraröd detekteringsteknik. Detektorn antar en stegvis design, och genom att justera sammansättningsförhållandet för InAs och InAsSb uppnås den mjuka övergången av bandstrukturen och detektorns prestanda förbättras. När det gäller materialval och beredningsprocess, beskriver denna studie i detalj tillväxtmetoden och processparametrarna för InAs/InAsSb T2SL-material som används för att förbereda detektorn. Att bestämma sammansättningen och tjockleken av InAs/InAsSb T2SL är avgörande och parameterjustering krävs för att uppnå spänningsbalans. I samband med långvågig infraröd detektering, för att uppnå samma cut-off våglängd som InAs/GaSb T2SL, krävs en tjockare InAs/InAsSb T2SL enkelperiod. Men tjockare monocykel resulterar i en minskning av absorptionskoefficienten i tillväxtriktningen och en ökning av den effektiva massan av hål i T2SL. Det har visat sig att tillsats av Sb-komponent kan uppnå längre cutoff-våglängd utan att signifikant öka enstaka periods tjocklek. Emellertid kan överdriven Sb-sammansättning leda till segregering av Sb-element.

Därför valdes InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL med Sb-grupp 0.5 som det aktiva lagret av APDfotodetektor. InAs/InAsSb T2SL växer huvudsakligen på GaSb-substrat, så GaSbs roll i stamhantering måste övervägas. I huvudsak innebär att uppnå töjningsjämvikt att jämföra den genomsnittliga gitterkonstanten för ett supergitter under en period med gitterkonstanten för substratet. I allmänhet kompenseras dragpåkänningen i InAs av den trycktöjning som introduceras av InAsSb, vilket resulterar i ett tjockare InAs-skikt än InAsSb-skiktet. Denna studie mätte de fotoelektriska svarsegenskaperna hos lavinfotodetektorn, inklusive spektralrespons, mörkström, brus, etc., och verifierade effektiviteten av designen av steggradientskiktet. Lavinmultiplikationseffekten av lavinfotodetektorn analyseras och förhållandet mellan multiplikationsfaktorn och det infallande ljusets effekt, temperatur och andra parametrar diskuteras.

FIKON. (A) Schematiskt diagram av InAs/InAsSb långvågig infraröd APD-fotodetektor; (B) Schematiskt diagram av elektriska fält vid varje lager av APD-fotodetektor.