Die neuesten Forschungen vonLawinenphotodetektor
Infrarot-Detektortechnologie wird häufig in der militärischen Aufklärung, der Umweltüberwachung, der medizinischen Diagnostik und anderen Bereichen eingesetzt. Herkömmliche Infrarotdetektoren weisen einige Leistungseinschränkungen auf, beispielsweise hinsichtlich der Detektionsempfindlichkeit und Reaktionsgeschwindigkeit. InAs/InAsSb-Klasse-II-Superlattice-Materialien (T2SL) verfügen über hervorragende photoelektrische Eigenschaften und gute Abstimmbarkeit und eignen sich daher ideal für Langwellen-Infrarotdetektoren (LWIR). Das Problem der schwachen Reaktion bei der Langwellen-Infrarot-Detektion ist seit langem ein Problem, was die Zuverlässigkeit elektronischer Geräteanwendungen stark einschränkt. Obwohl Lawinenphotodetektoren (APD-Fotodetektor) weist eine ausgezeichnete Reaktionsleistung auf, leidet jedoch unter einem hohen Dunkelstrom während der Multiplikation.
Um diese Probleme zu lösen, entwickelte ein Team der University of Electronic Science and Technology of China erfolgreich eine leistungsstarke Langwellen-Infrarot-Lawinenphotodiode (APD) der Klasse II mit Supergitter (T2SL). Die Forscher nutzten die geringere Auger-Rekombinationsrate der InAs/InAsSb-T2SL-Absorberschicht, um den Dunkelstrom zu reduzieren. Gleichzeitig wurde AlAsSb mit niedrigem k-Wert als Multiplikatorschicht verwendet, um das Geräterauschen zu unterdrücken und gleichzeitig eine ausreichende Verstärkung zu gewährleisten. Dieses Design bietet eine vielversprechende Lösung für die Entwicklung der Langwellen-Infrarot-Detektionstechnologie. Der Detektor ist gestuft aufgebaut. Durch die Anpassung des Zusammensetzungsverhältnisses von InAs und InAsSb wird ein sanfter Übergang der Bandstruktur erreicht und die Leistung des Detektors verbessert. In Bezug auf Materialauswahl und Herstellungsprozess beschreibt diese Studie detailliert das Wachstumsverfahren und die Prozessparameter des zur Herstellung des Detektors verwendeten InAs/InAsSb-T2SL-Materials. Die Bestimmung der Zusammensetzung und Dicke des InAs/InAsSb-T2SL ist entscheidend, und eine Parameteranpassung ist erforderlich, um einen Spannungsausgleich zu erreichen. Im Kontext der langwelligen Infrarotdetektion ist eine dickere InAs/InAsSb-T2SL-Einzelperiode erforderlich, um die gleiche Grenzwellenlänge wie bei InAs/GaSb-T2SL zu erreichen. Ein dickerer Monozyklus führt jedoch zu einem verringerten Absorptionskoeffizienten in Wachstumsrichtung und einer Erhöhung der effektiven Lochmasse in T2SL. Es wurde festgestellt, dass durch die Zugabe einer Sb-Komponente eine längere Grenzwellenlänge erreicht werden kann, ohne die Dicke der Einzelperiode signifikant zu erhöhen. Ein übermäßiger Sb-Anteil kann jedoch zur Entmischung von Sb-Elementen führen.
Daher wurde InAs/InAs0,5Sb0,5 T2SL mit Sb-Gruppe 0,5 als aktive Schicht von APD ausgewähltFotodetektor. InAs/InAsSb T2SL wächst hauptsächlich auf GaSb-Substraten, deshalb muss die Rolle von GaSb beim Spannungsmanagement berücksichtigt werden. Das Erreichen des Spannungsgleichgewichts beinhaltet im Wesentlichen den Vergleich der durchschnittlichen Gitterkonstante eines Übergitters für eine Periode mit der Gitterkonstante des Substrats. Im Allgemeinen wird die Zugspannung im InAs durch die durch das InAsSb eingeführte Druckspannung kompensiert, was zu einer dickeren InAs-Schicht als die InAsSb-Schicht führt. In dieser Studie wurden die photoelektrischen Reaktionseigenschaften des Lawinenphotodetektors gemessen, einschließlich spektraler Reaktion, Dunkelstrom, Rauschen usw., und die Wirksamkeit des Designs der gestuften Gradientenschicht verifiziert. Der Lawinenmultiplikationseffekt des Lawinenphotodetektors wird analysiert und die Beziehung zwischen dem Multiplikationsfaktor und der einfallenden Lichtleistung, Temperatur und anderen Parametern wird diskutiert.
ABB. (A) Schematische Darstellung des InAs/InAsSb-Langwellen-Infrarot-APD-Fotodetektors; (B) Schematische Darstellung der elektrischen Felder in jeder Schicht des APD-Fotodetektors.
Beitragszeit: 06.01.2025