Viimeisin tutkimus lumivyöryvalodetektorista

Uusin tutkimus aiheestalumivyöryvaloilmaisin

Infrapunatunnistustekniikkaa käytetään laajalti sotilastiedustelussa, ympäristön seurannassa, lääketieteellisessä diagnoosissa ja muilla aloilla. Perinteisillä infrapunatunnistimilla on joitain rajoituksia suorituskyvyssä, kuten tunnistusherkkyys, vastenopeus ja niin edelleen. InAs/InAsSb Class II superhila (T2SL) -materiaaleilla on erinomaiset valosähköiset ominaisuudet ja viritettävyys, joten ne ovat ihanteellisia pitkän aallon infrapunailmaisimille (LWIR). Pitkän aallon infrapunatunnistuksen heikon vasteen ongelma on ollut huolenaihe jo pitkään, mikä rajoittaa suuresti elektronisten laitesovellusten luotettavuutta. Vaikka lumivyöryvalodetektori (APD-valodetektori) on erinomainen vastesuorituskyky, se kärsii suuresta tummuudesta kertomisen aikana.

Näiden ongelmien ratkaisemiseksi Kiinan elektroniikan ja teknologian yliopiston tiimi on onnistuneesti suunnitellut korkean suorituskyvyn luokan II superhilan (T2SL) pitkän aallon infrapunavyöryvalodiodin (APD). Tutkijat käyttivät InAs/InAsSb T2SL -absorberkerroksen alempaa ruuvirekombinaationopeutta vähentämään pimeää virtaa. Samanaikaisesti AlAsSb:tä, jolla on pieni k-arvo, käytetään kertojakerroksena laitteen kohinan vaimentamiseksi säilyttäen samalla riittävä vahvistus. Tämä malli tarjoaa lupaavan ratkaisun pitkän aallon infrapunatunnistusteknologian kehittämisen edistämiseen. Ilmaisin ottaa käyttöön porrastetun rakenteen, ja säätämällä InAs:n ja InAsSb:n koostumussuhdetta saavutetaan kaistarakenteen tasainen siirtyminen ja ilmaisimen suorituskyky paranee. Materiaalin valinnan ja valmistusprosessin osalta tässä tutkimuksessa kuvataan yksityiskohtaisesti ilmaisimen valmistuksessa käytetyn InAs/InAsSb T2SL -materiaalin kasvatusmenetelmä ja prosessiparametrit. InAs/InAsSb T2SL:n koostumuksen ja paksuuden määrittäminen on kriittistä ja parametrien säätöä tarvitaan jännitystasapainon saavuttamiseksi. Pitkäaaltoisen infrapunatunnistuksen yhteydessä InAs/GaSb T2SL:n kanssa saman raja-aallonpituuden saavuttamiseksi tarvitaan paksumpi InAs/InAsSb T2SL yksittäinen jakso. Paksumpi monosykli johtaa kuitenkin absorptiokertoimen laskuun kasvusuunnassa ja T2SL:n reiän tehollisen massan kasvuun. On havaittu, että Sb-komponentin lisääminen voi saavuttaa pidemmän raja-aallonpituuden lisäämättä merkittävästi yhden jakson paksuutta. Liiallinen Sb-koostumus voi kuitenkin johtaa Sb-elementtien erottumiseen.

Siksi InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL Sb-ryhmällä 0.5 valittiin APD:n aktiiviseksi kerrokseksivaloilmaisin. InAs/InAsSb T2SL kasvaa pääasiassa GaSb-substraateilla, joten GaSb:n rooli kannanhallinnassa on otettava huomioon. Pohjimmiltaan jännitystasapainon saavuttamiseen kuuluu superhilan keskimääräisen hilavakion vertaaminen yhden jakson aikana substraatin hilavakioon. Yleensä InAs:n vetojännitys kompensoidaan InAsSb:n tuomalla puristusjännityksellä, mikä johtaa paksumpaan InAs-kerrokseen kuin InAsSb-kerros. Tässä tutkimuksessa mitattiin lumivyöryvalodetektorin valosähköisiä vasteominaisuuksia, mukaan lukien spektrivaste, tumma virta, kohina jne., ja vahvistettiin porrastetun gradienttikerroksen suunnittelun tehokkuus. Lumivyöryn kerrannaisvaikutus analysoidaan lumivyöryvalodetektorin ja keskustellaan kertoimen ja tulevan valotehon, lämpötilan ja muiden parametrien välisestä suhteesta.

KUVA. (A) Kaaviokaavio InAs/InAsSb pitkän aallon infrapuna-APD-valodetektorista; (B) Kaavio sähkökentistä APD-valodetektorin jokaisessa kerroksessa.