L'ultima ricerca difotorivelatore da valanga
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 superreticolo InAs/InAsSb Classe II (T2SL) hanno proprietà fotoelettriche e regolabilità eccellenti, che li rendono ideali per i rilevatori a infrarossi a onda lunga (LWIR). Il problema della debole risposta nel rilevamento degli infrarossi a onde lunghe è stato una preoccupazione per molto tempo, il che limita notevolmente l'affidabilità delle applicazioni dei dispositivi elettronici. Sebbene il fotorilevatore da valanga (Fotorilevatore APD) ha eccellenti prestazioni di risposta, soffre di un'elevata corrente di buio 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 a onda lunga (APD) a superreticolo di Classe II ad alte prestazioni. I ricercatori hanno utilizzato il tasso di ricombinazione della coclea inferiore dello strato assorbente InAs/InAsSb T2SL per ridurre la corrente oscura. Allo stesso tempo, AlAsSb con un valore k basso viene utilizzato come strato moltiplicatore per sopprimere il rumore del dispositivo mantenendo un guadagno sufficiente. Questo progetto fornisce una soluzione promettente per promuovere lo sviluppo della tecnologia di rilevamento a infrarossi a onde lunghe. Il rilevatore adotta un design a gradini e, regolando il rapporto di composizione di InAs e InAsSb, si ottiene la transizione graduale della struttura a bande e le prestazioni del rilevatore vengono migliorate. In termini di selezione del materiale e processo di preparazione, questo studio descrive in dettaglio il metodo di crescita e i parametri di processo del materiale InAs/InAsSb T2SL utilizzato per preparare il rilevatore. Determinare la composizione e lo spessore di InAs/InAsSb T2SL è fondamentale ed è necessaria una regolazione dei parametri per raggiungere l'equilibrio dello stress. Nel contesto del rilevamento a infrarossi a onde lunghe, per ottenere la stessa lunghezza d'onda di taglio di InAs/GaSb T2SL, è necessario un singolo periodo di InAs/InAsSb T2SL più spesso. Tuttavia, un monociclo più spesso comporta una diminuzione del coefficiente di assorbimento nella direzione della crescita e un aumento della massa effettiva dei fori in T2SL. Si è scoperto che l'aggiunta della componente Sb può ottenere una lunghezza d'onda di taglio più lunga senza aumentare significativamente lo spessore del singolo periodo. Tuttavia, una composizione eccessiva di Sb può portare alla segregazione degli elementi Sb.
Pertanto, InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL con gruppo Sb 0,5 è stato selezionato come strato attivo di APDfotorivelatore. InAs/InAsSb T2SL cresce principalmente su substrati di GaSb, quindi è necessario considerare il ruolo di GaSb nella gestione del ceppo. Essenzialmente, per raggiungere l’equilibrio della deformazione è necessario confrontare la costante reticolare media di un superreticolo per un periodo con la costante reticolare del substrato. Generalmente, la deformazione di trazione nell'InAs è compensata dalla deformazione di compressione introdotta dall'InAsSb, risultando in uno strato di InAs più spesso rispetto allo strato di InAsSb. Questo studio ha misurato le caratteristiche di risposta fotoelettrica del fotorilevatore da valanga, inclusa la risposta spettrale, la corrente oscura, il rumore, ecc., e ha verificato l'efficacia del design dello strato di gradiente a gradini. Viene analizzato l'effetto di moltiplicazione della valanga del fotorilevatore da valanga e viene discussa la relazione tra il fattore di moltiplicazione e la potenza della luce incidente, la temperatura e altri parametri.
FICO. (A) Diagramma schematico del fotorilevatore APD a infrarossi a onde lunghe InAs/InAsSb; (B) Diagramma schematico dei campi elettrici su ciascuno strato del fotorilevatore APD.
Orario di pubblicazione: 06 gennaio 2025