Соңғы зерттеулеркөшкін фотодетекторы
Инфрақызыл анықтау технологиясы әскери барлауда, қоршаған ортаны бақылауда, медициналық диагностикада және басқа да салаларда кеңінен қолданылады. Дәстүрлі инфрақызыл детекторлардың өнімділігінде кейбір шектеулер бар, мысалы, анықтау сезімталдығы, жауап беру жылдамдығы және т.б. InAs/InAsSb II класты суперторлы (T2SL) материалдары тамаша фотоэлектрлік қасиеттерге және реттелуге ие, бұл оларды ұзын толқынды инфрақызыл (LWIR) детекторлар үшін өте қолайлы етеді. Ұзын толқынды инфрақызыл анықтаудағы әлсіз жауап мәселесі ұзақ уақыт бойы алаңдаушылық тудырып келеді, бұл электронды құрылғыларды қолданудың сенімділігін айтарлықтай шектейді. Қар көшкіні фотодетекторы (APD фотодетекторы) тамаша жауап беру өнімділігіне ие, көбейту кезінде жоғары қараңғы токтан зардап шегеді.
Осы мәселелерді шешу үшін Қытайдың Электроника ғылымдары және технологиялары университетінің командасы жоғары өнімді II класты суперторлы (T2SL) ұзын толқынды инфрақызыл көшкін фотодиодын (APD) сәтті жобалады. Зерттеушілер қараңғы токты азайту үшін InAs/InAsSb T2SL жұтқыш қабатының төменгі шнек рекомбинация жылдамдығын пайдаланды. Сонымен қатар, жеткілікті күшейтуді сақтай отырып, құрылғы шуын басу үшін k мәні төмен AlAsSb көбейткіш қабат ретінде пайдаланылады. Бұл дизайн ұзын толқынды инфрақызыл анықтау технологиясын дамытуды ілгерілету үшін перспективалы шешім ұсынады. Детектор сатылы көп деңгейлі дизайнды қабылдайды және InAs және InAsSb құрам қатынасын реттеу арқылы жолақ құрылымының тегіс ауысуына қол жеткізіледі және детектордың өнімділігі жақсарады. Материалды таңдау және дайындау процесі тұрғысынан бұл зерттеуде детекторды дайындау үшін қолданылатын InAs/InAsSb T2SL материалының өсу әдісі мен процесс параметрлері егжей-тегжейлі сипатталған. InAs/InAsSb T2SL құрамы мен қалыңдығын анықтау өте маңызды және кернеу тепе-теңдігіне қол жеткізу үшін параметрлерді реттеу қажет. Ұзын толқынды инфрақызыл анықтау контексінде, InAs/GaSb T2SL сияқты бірдей кесу толқын ұзындығына жету үшін қалыңырақ InAs/InAsSb T2SL бір периодты қажет етеді. Дегенмен, қалыңырақ монокикл өсу бағытында сіңіру коэффициентінің төмендеуіне және T2SL-дегі тесіктердің тиімді массасының артуына әкеледі. Sb компонентін қосу бір периодты қалыңдығын айтарлықтай арттырмай, кесу толқын ұзындығының ұзағырақ болуына қол жеткізуге болатыны анықталды. Дегенмен, Sb құрамының шамадан тыс болуы Sb элементтерінің бөлінуіне әкелуі мүмкін.
Сондықтан, APD белсенді қабаты ретінде Sb тобы 0,5 бар InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL таңдалды.фотодетекторInAs/InAsSb T2SL негізінен GaSb субстраттарында өседі, сондықтан GaSb-нің деформацияны басқарудағы рөлін ескеру қажет. Негізінен, деформация тепе-теңдігіне жету үшін бір кезеңдегі супертордың орташа тор тұрақтысын субстраттың тор тұрақтысымен салыстыру қажет. Әдетте, InAs-тағы созылу деформациясы InAsSb енгізген қысу деформациясымен өтеледі, нәтижесінде InAsSb қабатына қарағанда қалыңырақ InAs қабаты пайда болады. Бұл зерттеу көшкін фотодетекторының фотоэлектрлік жауап сипаттамаларын, соның ішінде спектрлік жауап, қараңғы ток, шу және т.б. өлшеді және сатылы градиент қабатының дизайнының тиімділігін тексерді. Көшкін фотодетекторының көшкін көбейту әсері талданады және көбейту коэффициенті мен түскен жарық қуаты, температура және басқа параметрлер арасындағы байланыс талқыланады.
(A) InAs/InAsSb ұзын толқынды инфрақызыл APD фотодетекторының схемалық диаграммасы; (B) APD фотодетекторының әрбір қабатындағы электр өрістерінің схемалық диаграммасы.
Жарияланған уақыты: 2025 жылғы 6 қаңтар