Ձնահոսքի ֆոտոդետեկտորի վերջին հետազոտությունը

-ի վերջին հետազոտությունըավալանշ ֆոտոդետեկտոր

Ինֆրակարմիր հայտնաբերման տեխնոլոգիան լայնորեն կիրառվում է ռազմական հետախուզության, շրջակա միջավայրի մոնիտորինգի, բժշկական ախտորոշման և այլ ոլորտներում: Ավանդական ինֆրակարմիր դետեկտորներն ունեն որոշակի սահմանափակումներ կատարման մեջ, ինչպիսիք են հայտնաբերման զգայունությունը, արձագանքման արագությունը և այլն: InAs/InAsSb II դասի գերվանդակավոր (T2SL) նյութերն ունեն հիանալի ֆոտոէլեկտրական հատկություններ և կարգավորելիություն, ինչը նրանց դարձնում է իդեալական երկարալիք ինֆրակարմիր (LWIR) դետեկտորների համար: Երկար ալիքի ինֆրակարմիր հայտնաբերման թույլ արձագանքման խնդիրը երկար ժամանակ մտահոգիչ է եղել, ինչը մեծապես սահմանափակում է էլեկտրոնային սարքերի կիրառման հուսալիությունը: Չնայած ավալանշի ֆոտոդետեկտորը (APD ֆոտոդետեկտոր) ունի գերազանց արձագանքման կատարում, բազմապատկման ժամանակ տառապում է բարձր մութ հոսանքից։

Այս խնդիրները լուծելու համար Չինաստանի Էլեկտրոնային գիտության և տեխնոլոգիայի համալսարանի թիմը հաջողությամբ նախագծել է բարձր կատարողականության II դասի գերցանցային (T2SL) երկարալիք ինֆրակարմիր ավալանշ ֆոտոդիոդ (APD): Հետազոտողները օգտագործել են InAs/InAsSb T2SL կլանիչ շերտի պտուտակների վերահամակցման ավելի ցածր արագությունը՝ մութ հոսանքը նվազեցնելու համար: Միևնույն ժամանակ, ցածր k արժեքով AlAsSb-ն օգտագործվում է որպես բազմապատկիչ շերտ՝ սարքի աղմուկը ճնշելու համար՝ պահպանելով բավարար շահույթը: Այս դիզայնը խոստումնալից լուծում է տալիս երկար ալիքների ինֆրակարմիր հայտնաբերման տեխնոլոգիայի զարգացմանը նպաստելու համար: Դետեկտորն ընդունում է աստիճանավոր աստիճանավոր դիզայն, և InAs-ի և InAsSb-ի բաղադրության հարաբերակցությունը կարգավորելով՝ ձեռք է բերվում ժապավենի կառուցվածքի սահուն անցումը, և դետեկտորի աշխատանքը բարելավվում է: Նյութերի ընտրության և պատրաստման գործընթացի առումով այս ուսումնասիրությունը մանրամասն նկարագրում է դետեկտորի պատրաստման համար օգտագործվող InAs/InAsSb T2SL նյութի աճի մեթոդը և գործընթացի պարամետրերը: InAs/InAsSb T2SL-ի բաղադրության և հաստության որոշումը կարևոր է, և պարամետրերի ճշգրտումը պահանջվում է սթրեսային հավասարակշռության հասնելու համար: Երկար ալիքի ինֆրակարմիր հայտնաբերման համատեքստում InAs/GaSb T2SL ալիքի նույն ալիքի երկարության հասնելու համար պահանջվում է ավելի հաստ InAs/InAsSb T2SL մեկ պարբերություն: Այնուամենայնիվ, ավելի հաստ մոնոցիկլը հանգեցնում է կլանման գործակիցի նվազմանը աճի ուղղությամբ և T2SL-ում անցքերի արդյունավետ զանգվածի ավելացմանը: Պարզվել է, որ Sb բաղադրիչի ավելացումը կարող է հասնել ավելի երկար անջատման ալիքի երկարության՝ առանց էապես մեծացնելու մեկ պարբերության հաստությունը: Այնուամենայնիվ, Sb-ի չափազանց մեծ բաղադրությունը կարող է հանգեցնել Sb-ի տարրերի տարանջատման:

Հետևաբար, InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL-ը Sb 0.5 խմբով ընտրվել է որպես APD-ի ակտիվ շերտ:ֆոտոդետեկտոր. InAs/InAsSb T2SL-ը հիմնականում աճում է GaSb սուբստրատների վրա, ուստի պետք է հաշվի առնել GaSb-ի դերը լարվածության կառավարման գործում: Ըստ էության, լարվածության հավասարակշռության հասնելը ներառում է գերվանդակի միջին ցանցի հաստատունը մեկ ժամանակաշրջանի համեմատությունը սուբստրատի վանդակավոր հաստատունի հետ: Ընդհանրապես, InAs-ի առաձգական լարումը փոխհատուցվում է InAsSb-ի կողմից ներմուծված սեղմման լարմամբ, ինչի արդյունքում InAs շերտը ավելի հաստ է, քան InAsSb շերտը: Այս ուսումնասիրությունը չափեց ավալանշի ֆոտոդետեկտորի ֆոտոէլեկտրական արձագանքման բնութագրերը, ներառյալ սպեկտրային արձագանքը, մութ հոսանքը, աղմուկը և այլն, և ստուգեց աստիճանավոր գրադիենտ շերտի նախագծման արդյունավետությունը: Վերլուծվում է ավալանշի ֆոտոդետեկտորի ավալանշի բազմապատկման էֆեկտը և քննարկվում է բազմապատկման գործակցի և լույսի անկման հզորության, ջերմաստիճանի և այլ պարամետրերի միջև կապը:

ՆԿԱՐ. (A) InAs/InAsSb երկարալիք ինֆրակարմիր APD ֆոտոդետեկտորի սխեմատիկ դիագրամ; (B) Էլեկտրական դաշտերի սխեմատիկ դիագրամ APD ֆոտոդետեկտորի յուրաքանչյուր շերտում: