Penelitian terbaru tentang fotodetektor longsoran salju

Penelitian terbaru daridetektor foto longsoran salju

Teknologi deteksi inframerah banyak digunakan dalam pengintaian militer, pemantauan lingkungan, diagnosis medis, dan bidang lainnya. Detektor inframerah tradisional memiliki beberapa keterbatasan dalam kinerja, seperti sensitivitas deteksi, kecepatan respons, dan sebagainya. Material superlatis Kelas II InAs/InAsSb (T2SL) memiliki sifat fotolistrik dan kemampuan penyesuaian yang sangat baik, menjadikannya ideal untuk detektor inframerah gelombang panjang (LWIR). Masalah respons yang lemah dalam deteksi inframerah gelombang panjang telah menjadi perhatian sejak lama, yang sangat membatasi keandalan aplikasi perangkat elektronik. Meskipun fotodetektor longsoran (Fotodetektor APDMeskipun memiliki kinerja respons yang sangat baik, ia mengalami arus gelap yang tinggi selama perkalian.

Untuk mengatasi masalah ini, sebuah tim dari Universitas Sains dan Teknologi Elektronik Tiongkok telah berhasil merancang fotodioda longsoran inframerah gelombang panjang (APD) superlatis Kelas II (T2SL) berkinerja tinggi. Para peneliti menggunakan laju rekombinasi Auger yang lebih rendah dari lapisan penyerap T2SL InAs/InAsSb untuk mengurangi arus gelap. Pada saat yang sama, AlAsSb dengan nilai k rendah digunakan sebagai lapisan pengali untuk menekan noise perangkat sambil mempertahankan gain yang cukup. Desain ini memberikan solusi yang menjanjikan untuk mendorong pengembangan teknologi deteksi inframerah gelombang panjang. Detektor ini mengadopsi desain bertingkat, dan dengan menyesuaikan rasio komposisi InAs dan InAsSb, transisi struktur pita yang mulus tercapai, dan kinerja detektor ditingkatkan. Dalam hal pemilihan material dan proses persiapan, studi ini menjelaskan secara detail metode pertumbuhan dan parameter proses material T2SL InAs/InAsSb yang digunakan untuk menyiapkan detektor. Menentukan komposisi dan ketebalan T2SL InAs/InAsSb sangat penting dan penyesuaian parameter diperlukan untuk mencapai keseimbangan tegangan. Dalam konteks deteksi inframerah gelombang panjang, untuk mencapai panjang gelombang cutoff yang sama dengan InAs/GaSb T2SL, diperlukan periode tunggal InAs/InAsSb T2SL yang lebih tebal. Namun, monosiklus yang lebih tebal mengakibatkan penurunan koefisien absorpsi pada arah pertumbuhan dan peningkatan massa efektif lubang pada T2SL. Ditemukan bahwa penambahan komponen Sb dapat mencapai panjang gelombang cutoff yang lebih panjang tanpa meningkatkan ketebalan periode tunggal secara signifikan. Namun, komposisi Sb yang berlebihan dapat menyebabkan segregasi unsur Sb.

Oleh karena itu, InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL dengan kelompok Sb 0,5 dipilih sebagai lapisan aktif APD.fotodetektorInAs/InAsSb T2SL terutama tumbuh pada substrat GaSb, sehingga peran GaSb dalam manajemen regangan perlu dipertimbangkan. Pada dasarnya, mencapai keseimbangan regangan melibatkan perbandingan konstanta kisi rata-rata superlatis untuk satu periode dengan konstanta kisi substrat. Umumnya, regangan tarik pada InAs dikompensasi oleh regangan tekan yang diperkenalkan oleh InAsSb, menghasilkan lapisan InAs yang lebih tebal daripada lapisan InAsSb. Studi ini mengukur karakteristik respons fotolistrik detektor foto longsoran, termasuk respons spektral, arus gelap, derau, dll., dan memverifikasi efektivitas desain lapisan gradien bertahap. Efek perkalian longsoran pada detektor foto longsoran dianalisis, dan hubungan antara faktor perkalian dan daya cahaya insiden, suhu, dan parameter lainnya dibahas.

GAMBAR (A) Diagram skematik fotodetektor APD inframerah gelombang panjang InAs/InAsSb; (B) Diagram skematik medan listrik pada setiap lapisan fotodetektor APD.