Ang pinakabagong pananaliksik sa avalanche photodetector

Ang pinakabagong pananaliksik ngphotodetector ng avalanche

Ang teknolohiya ng infrared detection ay malawakang ginagamit sa pagmamanman ng militar, pagsubaybay sa kapaligiran, medikal na pagsusuri at iba pang larangan. Ang mga tradisyonal na infrared detector ay may ilang mga limitasyon sa pagganap, tulad ng sensitivity ng pagtuklas, bilis ng pagtugon at iba pa. Ang mga materyales na InAs/InAsSb Class II superlattice (T2SL) ay may mahusay na mga katangian ng photoelectric at kakayahang umangkop, na ginagawa itong mainam para sa mga long-wave infrared (LWIR) detector. Ang problema ng mahinang tugon sa long wave infrared detection ay matagal nang pinag-aalala, na lubos na naglilimita sa pagiging maaasahan ng mga aplikasyon ng elektronikong aparato. Bagama't ang avalanche photodetector (Detektor ng APD) ay may mahusay na pagganap sa pagtugon, ito ay dumaranas ng mataas na dark current habang nagpaparami.

Upang malutas ang mga problemang ito, isang pangkat mula sa University of Electronic Science and Technology ng Tsina ang matagumpay na nagdisenyo ng isang high-performance Class II superlattice (T2SL) long-wave infrared avalanche photodiode (APD). Ginamit ng mga mananaliksik ang mas mababang auger recombination rate ng InAs/InAsSb T2SL absorber layer upang mabawasan ang dark current. Kasabay nito, ang AlAsSb na may mababang k value ay ginagamit bilang multiplier layer upang sugpuin ang ingay ng device habang pinapanatili ang sapat na gain. Ang disenyong ito ay nagbibigay ng isang promising na solusyon para sa pagtataguyod ng pag-unlad ng long wave infrared detection technology. Ang detector ay gumagamit ng stepped tiered design, at sa pamamagitan ng pagsasaayos ng composition ratio ng InAs at InAsSb, nakakamit ang maayos na paglipat ng band structure, at napabubuti ang performance ng detector. Sa mga tuntunin ng pagpili ng materyal at proseso ng paghahanda, inilalarawan ng pag-aaral na ito nang detalyado ang paraan ng paglaki at mga parameter ng proseso ng materyal na InAs/InAsSb T2SL na ginamit upang ihanda ang detector. Ang pagtukoy sa komposisyon at kapal ng InAs/InAsSb T2SL ay kritikal at kinakailangan ang pagsasaayos ng parameter upang makamit ang stress balance. Sa konteksto ng long-wave infrared detection, upang makamit ang parehong cut-off wavelength gaya ng InAs/GaSb T2SL, kinakailangan ang mas makapal na InAs/InAsSb T2SL single period. Gayunpaman, ang mas makapal na monocycle ay nagreresulta sa pagbaba ng absorption coefficient sa direksyon ng paglaki at pagtaas ng effective mass ng mga butas sa T2SL. Natuklasan na ang pagdaragdag ng Sb component ay maaaring makamit ang mas mahabang cutoff wavelength nang hindi lubos na pinapataas ang kapal ng single period. Gayunpaman, ang labis na komposisyon ng Sb ay maaaring humantong sa paghihiwalay ng mga elemento ng Sb.

Samakatuwid, ang InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL na may Sb group 0.5 ay napili bilang aktibong layer ng APD.photodetectorAng InAs/InAsSb T2SL ay pangunahing tumutubo sa mga substrate ng GaSb, kaya kailangang isaalang-alang ang papel ng GaSb sa pamamahala ng strain. Sa esensya, ang pagkamit ng strain equilibrium ay kinabibilangan ng paghahambing ng average na lattice constant ng isang superlattice sa loob ng isang panahon sa lattice constant ng substrate. Sa pangkalahatan, ang tensile strain sa InAs ay binabayaran ng compressive strain na ipinakilala ng InAsSb, na nagreresulta sa mas makapal na InAs layer kaysa sa InAsSb layer. Sinukat ng pag-aaral na ito ang mga katangian ng photoelectric response ng avalanche photodetector, kabilang ang spectral response, dark current, noise, atbp., at napatunayan ang bisa ng disenyo ng stepped gradient layer. Sinuri ang avalanche multiplication effect ng avalanche photodetector, at tinalakay ang ugnayan sa pagitan ng multiplication factor at ng incident light power, temperatura at iba pang mga parameter.

FIG. (A) Eskematikong diagram ng InAs/InAsSb long-wave infrared APD photodetector; (B) Eskematikong diagram ng mga electric field sa bawat layer ng APD photodetector.