Le ultime ricerche difotorivelatore di valanghe
La tecnologia di rilevamento a infrarossi è ampiamente utilizzata nella ricognizione militare, nel monitoraggio ambientale, nella diagnosi medica e in altri campi. I rivelatori 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 InAs/InAsSb (T2SL) hanno eccellenti proprietà fotoelettriche e sintonizzabilità, che li rendono ideali per i rivelatori a infrarossi a onda lunga (LWIR). Il problema della risposta debole nel rilevamento a infrarossi a onda lunga è stato a lungo una preoccupazione, che limita notevolmente l'affidabilità delle applicazioni dei dispositivi elettronici. Sebbene il fotorivelatore a valanga (Fotorivelatore APD) ha prestazioni di risposta eccellenti, 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 (APD) a infrarossi a onda lunga ad alte prestazioni con superreticolo di Classe II (T2SL). I ricercatori hanno utilizzato il basso tasso di ricombinazione Auger dello strato assorbitore InAs/InAsSb T2SL per ridurre la corrente di buio. Allo stesso tempo, l'AlAsSb con basso valore k è stato utilizzato come strato moltiplicatore per sopprimere il rumore del dispositivo mantenendo un guadagno sufficiente. Questa progettazione offre una soluzione promettente per promuovere lo sviluppo della tecnologia di rilevamento a infrarossi a onda lunga. Il rivelatore adotta un design a gradini 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 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 rivelatore. Determinare la composizione e lo spessore del T2SL InAs/InAsSb è fondamentale e richiede la regolazione dei parametri per ottenere un equilibrio di sollecitazioni. Nel contesto del rilevamento a infrarossi a onda lunga, per ottenere la stessa lunghezza d'onda di cutoff del T2SL InAs/GaSb, è necessario un singolo periodo di T2SL InAs/InAsSb più spesso. Tuttavia, un monociclo più spesso comporta una diminuzione del coefficiente di assorbimento nella direzione di crescita e un aumento della massa efficace delle lacune nel T2SL. Si è scoperto che l'aggiunta di antimonio (Sb) può ottenere una lunghezza d'onda di cutoff 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 dell'APDfotorivelatoreIl superreticolo InAs/InAsSb cresce principalmente su substrati di GaSb, quindi è necessario considerare il ruolo del GaSb nella gestione delle deformazioni. In sostanza, il raggiungimento dell'equilibrio delle deformazioni 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 è compensata dalla deformazione di compressione introdotta dall'InAsSb, risultando in uno strato di InAs più spesso dello strato di InAsSb. Questo studio ha misurato le caratteristiche di risposta fotoelettrica del fotorivelatore a valanga, tra cui la risposta spettrale, la corrente di buio, il rumore, ecc., e ha verificato l'efficacia del design dello strato a gradiente a gradini. Viene analizzato l'effetto di moltiplicazione a valanga del fotorivelatore 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) Schema di un fotorivelatore APD a infrarossi a onda lunga InAs/InAsSb; (B) Schema dei campi elettrici in ogni strato del fotorivelatore APD.
Data di pubblicazione: 6 gennaio 2025