Ձնահոսքի ֆոտոդետեկտորի վերջին հետազոտությունները

Վերջին հետազոտություններըձնահոսքի լուսադետեկտոր

Ինֆրակարմիր հայտնաբերման տեխնոլոգիան լայնորեն կիրառվում է ռազմական հետախուզության, շրջակա միջավայրի մոնիթորինգի, բժշկական ախտորոշման և այլ ոլորտներում: Ավանդական ինֆրակարմիր դետեկտորներն ունեն որոշ սահմանափակումներ աշխատանքի մեջ, ինչպիսիք են հայտնաբերման զգայունությունը, արձագանքման արագությունը և այլն: InAs/InAsSb II դասի գերցանցային (T2SL) նյութերն ունեն գերազանց ֆոտոէլեկտրական հատկություններ և կարգավորելիություն, ինչը դրանք իդեալական է դարձնում երկարալիք ինֆրակարմիր (LWIR) դետեկտորների համար: Երկարալիք ինֆրակարմիր հայտնաբերման թույլ արձագանքի խնդիրը երկար ժամանակ մտահոգիչ է եղել, ինչը մեծապես սահմանափակում է էլեկտրոնային սարքերի կիրառման հուսալիությունը: Չնայած ձնահոսքի ֆոտոդետեկտորը (APD լուսադետեկտոր) ունի գերազանց արձագանքման կատարողականություն, այն տառապում է բարձր մութ հոսանքից բազմապատկման ընթացքում։

Այս խնդիրները լուծելու համար Չինաստանի էլեկտրոնային գիտության և տեխնոլոգիայի համալսարանի մի խումբ հաջողությամբ նախագծել է բարձր արդյունավետությամբ II դասի գերցանցային (T2SL) երկարալիք ինֆրակարմիր ձնահոսքի ֆոտոդիոդ (APD): Հետազոտողները օգտագործել են InAs/InAsSb T2SL կլանիչ շերտի ցածր auger ռեկոմբինացիայի արագությունը՝ մութ հոսանքը նվազեցնելու համար: Միևնույն ժամանակ, ցածր k արժեքով AlAsSb-ն օգտագործվում է որպես բազմապատկիչ շերտ՝ սարքի աղմուկը ճնշելու համար՝ պահպանելով բավարար ուժ: Այս դիզայնը խոստումնալից լուծում է երկարալիք ինֆրակարմիր հայտնաբերման տեխնոլոգիայի զարգացումը խթանելու համար: Դետեկտորն ընդունում է աստիճանական դիզայն, և InAs-ի և InAsSb-ի կազմի հարաբերակցությունը կարգավորելով՝ ապահովվում է գոտիական կառուցվածքի սահուն անցում, և դետեկտորի աշխատանքը բարելավվում է: Նյութի ընտրության և պատրաստման գործընթացի առումով, այս ուսումնասիրությունը մանրամասն նկարագրում է դետեկտորը պատրաստելու համար օգտագործվող InAs/InAsSb T2SL նյութի աճի մեթոդը և գործընթացի պարամետրերը: InAs/InAsSb T2SL-ի կազմի և հաստության որոշումը կարևոր է, և պարամետրերի կարգավորումը անհրաժեշտ է լարվածության հավասարակշռություն ապահովելու համար: Երկարալիք ինֆրակարմիր հայտնաբերման համատեքստում, InAs/GaSb T2SL-ի նույն սահմանային ալիքի երկարությանը հասնելու համար անհրաժեշտ է ավելի հաստ InAs/InAsSb T2SL միապարբերություն։ Սակայն ավելի հաստ մոնոցիկլը հանգեցնում է կլանման գործակցի նվազմանը՝ աճի ուղղությամբ, և անցքերի արդյունավետ զանգվածի աճի T2SL-ում։ Պարզվել է, որ Sb բաղադրիչի ավելացումը կարող է ապահովել ավելի երկար սահմանային ալիքի երկարություն՝ առանց միապարբերություն հաստությունը զգալիորեն մեծացնելու։ Սակայն Sb-ի չափազանց մեծ կազմը կարող է հանգեցնել Sb տարրերի տարանջատման։

Հետևաբար, որպես APD-ի ակտիվ շերտ ընտրվել է InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL-ը՝ 0.5 Sb խմբով։լուսադետեկտորInAs/InAsSb T2SL-ը հիմնականում աճում է GaSb հիմքերի վրա, ուստի GaSb-ի դերը լարվածության կառավարման մեջ պետք է հաշվի առնել: Ըստ էության, լարվածության հավասարակշռության հասնելը ենթադրում է մեկ պարբերության համար գերցանցի միջին ցանցի հաստատունի համեմատումը հիմքի ցանցի հաստատունի հետ: Ընդհանուր առմամբ, InAs-ի ձգման լարվածությունը փոխհատուցվում է InAsSb-ի կողմից ներմուծված սեղմման լարվածությամբ, որի արդյունքում ստացվում է InAs-ի ավելի հաստ շերտ, քան InAsSb շերտը: Այս ուսումնասիրությունը չափել է ձնահոսքի ֆոտոդետեկտորի ֆոտոէլեկտրական արձագանքի բնութագրերը, ներառյալ սպեկտրալ արձագանքը, մութ հոսանքը, աղմուկը և այլն, և ստուգել է աստիճանական գրադիենտային շերտի դիզայնի արդյունավետությունը: Վերլուծվում է ձնահոսքի ֆոտոդետեկտորի ձնահոսքի բազմապատկման էֆեկտը, և քննարկվում է բազմապատկման գործակցի և միջադեպային լույսի հզորության, ջերմաստիճանի և այլ պարամետրերի միջև եղած կապը:

ՆԿ. (Ա) InAs/InAsSb երկարալիք ինֆրակարմիր APD լուսադետեկտորի սխեմատիկ դիագրամը։ (Բ) APD լուսադետեկտորի յուրաքանչյուր շերտի էլեկտրական դաշտերի սխեմատիկ դիագրամը։