La darrera investigació defotodetector d'allaus
La tecnologia de detecció infraroja s'utilitza àmpliament en el reconeixement militar, la vigilància ambiental, el diagnòstic mèdic i altres camps. Els detectors d'infrarojos tradicionals tenen algunes limitacions de rendiment, com ara la sensibilitat de detecció, la velocitat de resposta, etc. Els materials de superxarxa InAs/InAsSb Classe II (T2SL) tenen excel·lents propietats fotoelèctriques i sintonitzabilitat, cosa que els fa ideals per a detectors d'infrarojos d'ona llarga (LWIR). El problema de la resposta feble en la detecció d'infrarojos d'ona llarga ha estat una preocupació durant molt de temps, cosa que limita considerablement la fiabilitat de les aplicacions de dispositius electrònics. Tot i que el fotodetector d'allaus (fotodetector APD) té un excel·lent rendiment de resposta, però pateix un corrent de foscor elevat durant la multiplicació.
Per resoldre aquests problemes, un equip de la Universitat de Ciència i Tecnologia Electrònica de la Xina ha dissenyat amb èxit un fotodíode d'allaus d'infrarojos d'ona llarga (APD) de superxarxa de classe II (T2SL) d'alt rendiment. Els investigadors van utilitzar la taxa de recombinació de l'auger més baixa de la capa absorbent InAs/InAsSb T2SL per reduir el corrent fosc. Al mateix temps, s'utilitza AlAsSb amb un valor k baix com a capa multiplicadora per suprimir el soroll del dispositiu mentre es manté un guany suficient. Aquest disseny proporciona una solució prometedora per promoure el desenvolupament de la tecnologia de detecció d'infrarojos d'ona llarga. El detector adopta un disseny escalonat i, ajustant la relació de composició d'InAs i InAsSb, s'aconsegueix una transició suau de l'estructura de bandes i es millora el rendiment del detector. Pel que fa al procés de selecció i preparació del material, aquest estudi descriu detalladament el mètode de creixement i els paràmetres del procés del material InAs/InAsSb T2SL utilitzat per preparar el detector. Determinar la composició i el gruix de l'InAs/InAsSb T2SL és crític i cal ajustar els paràmetres per aconseguir l'equilibri d'estrès. En el context de la detecció d'infrarojos d'ona llarga, per aconseguir la mateixa longitud d'ona de tall que l'InAs/GaSb T2SL, es requereix un període únic d'InAs/InAsSb T2SL més gruixut. Tanmateix, un monocicle més gruixut provoca una disminució del coeficient d'absorció en la direcció del creixement i un augment de la massa efectiva dels forats al T2SL. S'ha descobert que l'addició del component Sb pot aconseguir una longitud d'ona de tall més llarga sense augmentar significativament el gruix del període únic. Tanmateix, una composició excessiva de Sb pot conduir a la segregació dels elements Sb.
Per tant, es va seleccionar InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL amb el grup Sb 0.5 com a capa activa d'APD.fotodetectorL'InAs/InAsSb T2SL creix principalment en substrats de GaSb, per la qual cosa cal tenir en compte el paper del GaSb en la gestió de la deformació. Essencialment, aconseguir l'equilibri de deformació implica comparar la constant de xarxa mitjana d'una superxarxa durant un període amb la constant de xarxa del substrat. Generalment, la deformació de tracció a l'InAs es compensa per la deformació de compressió introduïda per l'InAsSb, donant lloc a una capa d'InAs més gruixuda que la capa d'InAsSb. Aquest estudi va mesurar les característiques de resposta fotoelèctrica del fotodetector d'allaus, incloent-hi la resposta espectral, el corrent de foscor, el soroll, etc., i va verificar l'eficàcia del disseny de la capa de gradient esglaonat. S'analitza l'efecte de multiplicació d'allaus del fotodetector d'allaus i es discuteix la relació entre el factor de multiplicació i la potència de la llum incident, la temperatura i altres paràmetres.
FIG. (A) Diagrama esquemàtic del fotodetector APD d'infrarojos d'ona llarga d'InAs/InAsSb; (B) Diagrama esquemàtic dels camps elèctrics a cada capa del fotodetector APD.
Data de publicació: 06-01-2025