A investigación máis recente sobre fotodetectores de avalanchas

A última investigación defotodetector de avalanchas

A tecnoloxía de detección infravermella úsase amplamente no recoñecemento militar, a vixilancia ambiental, o diagnóstico médico e outros campos. Os detectores infravermellos tradicionais teñen algunhas limitacións no rendemento, como a sensibilidade de detección, a velocidade de resposta, etc. Os materiais de superrede de clase II (T2SL) de InAs/InAsSb teñen excelentes propiedades fotoeléctricas e sintonizabilidade, o que os fai ideais para detectores de infravermellos de onda longa (LWIR). O problema da resposta débil na detección infravermella de onda longa foi unha preocupación durante moito tempo, o que limita en gran medida a fiabilidade das aplicacións de dispositivos electrónicos. Aínda que o fotodetector de avalanchas (Fotodetector APD) ten un excelente rendemento de resposta, sofre dunha corrente de escuridade elevada durante a multiplicación.

Para resolver estes problemas, un equipo da Universidade de Ciencia e Tecnoloxía Electrónica da China deseñou con éxito un fotodiodo (APD) de avalancha de infravermellos de onda longa de superrede (T2SL) de clase II de alto rendemento. Os investigadores empregaron a taxa de recombinación de barrena máis baixa da capa absorbente InAs/InAsSb T2SL para reducir a corrente escura. Ao mesmo tempo, utilízase AlAsSb cun valor k baixo como capa multiplicadora para suprimir o ruído do dispositivo, mantendo ao mesmo tempo unha ganancia suficiente. Este deseño proporciona unha solución prometedora para promover o desenvolvemento da tecnoloxía de detección de infravermellos de onda longa. O detector adopta un deseño escalonado e, ao axustar a relación de composición de InAs e InAsSb, conséguese unha transición suave da estrutura da banda e mellórase o rendemento do detector. En termos de selección de materiais e proceso de preparación, este estudo describe en detalle o método de crecemento e os parámetros do proceso do material InAs/InAsSb T2SL empregado para preparar o detector. Determinar a composición e o grosor do InAs/InAsSb T2SL é fundamental e requírese o axuste dos parámetros para lograr o equilibrio de tensións. No contexto da detección de infravermellos de onda longa, para conseguir a mesma lonxitude de onda de corte que o InAs/GaSb T2SL, requírese un período único de InAs/InAsSb T2SL máis groso. Non obstante, un monociclo máis groso resulta nunha diminución do coeficiente de absorción na dirección de crecemento e nun aumento da masa efectiva dos buratos no T2SL. Descubriuse que engadir o compoñente de Sb pode conseguir unha lonxitude de onda de corte máis longa sen aumentar significativamente o grosor do período único. Non obstante, unha composición excesiva de Sb pode levar á segregación dos elementos de Sb.

Polo tanto, seleccionouse InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL co grupo Sb 0.5 como a capa activa de APD.fotodetectorO InAs/InAsSb T2SL medra principalmente en substratos de GaSb, polo que cómpre ter en conta o papel do GaSb na xestión da deformación. Esencialmente, lograr o equilibrio de deformación implica comparar a constante de rede media dunha superrede durante un período coa constante de rede do substrato. En xeral, a deformación de tracción no InAs compénsase pola deformación de compresión introducida polo InAsSb, o que resulta nunha capa de InAs máis grosa que a capa de InAsSb. Este estudo mediu as características de resposta fotoeléctrica do fotodetector de avalanchas, incluíndo a resposta espectral, a corrente escura, o ruído, etc., e verificou a eficacia do deseño da capa de gradiente escalonado. Analízase o efecto de multiplicación de avalanchas do fotodetector de avalanchas e coméntase a relación entre o factor de multiplicación e a potencia da luz incidente, a temperatura e outros parámetros.

FIG. (A) Diagrama esquemático do fotodetector APD de infravermellos de onda longa de InAs/InAsSb; (B) Diagrama esquemático dos campos eléctricos en cada capa do fotodetector APD.