Le ultime ricerche difotodetector per valanghe
La tecnologia di rilevamento a infrarossi è ampiamente utilizzata nella ricognizione militare, nel monitoraggio ambientale, nella diagnosi medica e in altri campi. I rilevatori a infrarossi tradizionali presentano alcune limitazioni nelle prestazioni, come la sensibilità di rilevamento, la velocità di risposta e così via. I materiali superreticolari di Classe II (T2SL) InAs/InAsSb presentano eccellenti proprietà fotoelettriche e sintonizzabilità, rendendoli ideali per i rilevatori a infrarossi a onde lunghe (LWIR). Il problema della debole risposta nel rilevamento a infrarossi a onde lunghe è da tempo un problema, che limita notevolmente l'affidabilità delle applicazioni dei dispositivi elettronici. Sebbene i fotorilevatori a valanga (Fotorilevatore APD) ha eccellenti prestazioni di risposta, ma soffre di un'elevata corrente oscura durante la moltiplicazione.
Per risolvere questi problemi, un team dell'Università di Scienza e Tecnologia Elettronica della Cina ha progettato con successo un fotodiodo a valanga infrarosso (APD) a onde lunghe con superreticolo di Classe II (T2SL) ad alte prestazioni. I ricercatori hanno utilizzato il tasso di ricombinazione auger più basso dello strato assorbente T2SL InAs/InAsSb per ridurre la corrente di buio. Allo stesso tempo, AlAsSb con basso valore k viene utilizzato come strato moltiplicatore per sopprimere il rumore del dispositivo mantenendo un guadagno sufficiente. Questo design offre una soluzione promettente per promuovere lo sviluppo della tecnologia di rilevamento infrarosso a onde lunghe. Il rivelatore adotta un design a livelli graduali e, regolando il rapporto di composizione di InAs e InAsSb, si ottiene una transizione graduale della struttura a bande e si migliorano le prestazioni del rivelatore. In termini di selezione e processo di preparazione del materiale, questo studio descrive in dettaglio il metodo di crescita e i parametri di processo del materiale T2SL InAs/InAsSb utilizzato per preparare il rivelatore. Determinare la composizione e lo spessore del T2SL di InAs/InAsSb è fondamentale e la regolazione dei parametri è necessaria per raggiungere l'equilibrio dello stress. Nel contesto della rilevazione infrarossa a onde lunghe, per ottenere la stessa lunghezza d'onda di taglio del T2SL di InAs/GaSb, è necessario un T2SL di InAs/InAsSb a singolo periodo più spesso. Tuttavia, un monociclo più spesso determina una diminuzione del coefficiente di assorbimento nella direzione di crescita e un aumento della massa effettiva delle lacune nel T2SL. Si è scoperto che l'aggiunta di componente di Sb può raggiungere una lunghezza d'onda di taglio maggiore senza aumentare significativamente lo spessore del singolo periodo. Tuttavia, un'eccessiva composizione di Sb può portare alla segregazione degli elementi di Sb.
Pertanto, InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL con gruppo Sb 0.5 è stato selezionato come strato attivo di APDfotodiodo. InAs/InAsSb T2SL cresce principalmente su substrati di GaSb, quindi è necessario considerare il ruolo del GaSb nella gestione della deformazione. In sostanza, il raggiungimento dell'equilibrio di deformazione implica il confronto della costante reticolare media di un superreticolo per un periodo con la costante reticolare del substrato. Generalmente, la deformazione di trazione nell'InAs viene compensata dalla deformazione di compressione introdotta dall'InAsSb, con conseguente formazione di uno strato di InAs più spesso rispetto allo strato di InAsSb. Questo studio ha misurato le caratteristiche di risposta fotoelettrica del fotodiodo a valanga, tra cui risposta spettrale, corrente di buio, rumore, ecc., e ha verificato l'efficacia del design dello strato a gradiente a gradini. Viene analizzato l'effetto di moltiplicazione a valanga del fotodiodo a valanga e viene discussa la relazione tra il fattore di moltiplicazione e la potenza della luce incidente, la temperatura e altri parametri.
FIG. (A) Diagramma schematico del fotodiodo APD a infrarossi a onde lunghe InAs/InAsSb; (B) Diagramma schematico dei campi elettrici su ogni strato del fotodiodo APD.
Data di pubblicazione: 06-01-2025