As últimas pesquisas defotodetector de avalanche
A tecnologia de detecção infravermelha é amplamente utilizada em reconhecimento militar, monitoramento ambiental, diagnóstico médico e outras áreas. Os detectores infravermelhos tradicionais apresentam algumas limitações de desempenho, como sensibilidade de detecção, velocidade de resposta, etc. Os materiais de super-rede Classe II (T2SL) InAs/InAsSb possuem excelentes propriedades fotoelétricas e capacidade de ajuste, tornando-os ideais para detectores de infravermelho de ondas longas (LWIR). O problema da resposta fraca na detecção de infravermelho de ondas longas é uma preocupação há muito tempo, o que limita significativamente a confiabilidade das aplicações em dispositivos eletrônicos. Embora o fotodetector de avalanche (Fotodetector APD) tem excelente desempenho de resposta, mas sofre com alta corrente escura durante a multiplicação.
Para solucionar esses problemas, uma equipe da Universidade de Ciência e Tecnologia Eletrônica da China projetou com sucesso um fotodiodo de avalanche infravermelho de ondas longas (APD) de superrede Classe II de alto desempenho (T2SL). Os pesquisadores utilizaram a menor taxa de recombinação de auger da camada absorvedora T2SL de InAs/InAsSb para reduzir a corrente escura. Ao mesmo tempo, AlAsSb com baixo valor k é usado como camada multiplicadora para suprimir o ruído do dispositivo, mantendo ganho suficiente. Este projeto fornece uma solução promissora para promover o desenvolvimento da tecnologia de detecção infravermelha de ondas longas. O detector adota um design em camadas escalonadas e, ao ajustar a proporção de composição de InAs e InAsSb, a transição suave da estrutura de banda é alcançada e o desempenho do detector é aprimorado. Em termos de seleção de material e processo de preparação, este estudo descreve em detalhes o método de crescimento e os parâmetros do processo do material T2SL de InAs/InAsSb usado para preparar o detector. A determinação da composição e espessura do T2SL de InAs/InAsSb é crítica, sendo necessário o ajuste dos parâmetros para atingir o equilíbrio de tensões. No contexto da detecção infravermelha de onda longa, para atingir o mesmo comprimento de onda de corte do T2SL de InAs/GaSb, é necessário um período único mais espesso para o T2SL de InAs/InAsSb. No entanto, um monociclo mais espesso resulta em uma diminuição no coeficiente de absorção na direção do crescimento e um aumento na massa efetiva de lacunas no T2SL. Verificou-se que a adição do componente Sb pode atingir um comprimento de onda de corte mais longo sem aumentar significativamente a espessura do período único. No entanto, uma composição excessiva de Sb pode levar à segregação de elementos de Sb.
Portanto, InAs/InAs0,5Sb0,5 T2SL com grupo Sb 0,5 foi selecionado como a camada ativa do APDfotodetector. O T2SL de InAs/InAsSb cresce principalmente em substratos de GaSb, portanto, o papel do GaSb no gerenciamento de deformações precisa ser considerado. Essencialmente, atingir o equilíbrio de deformações envolve comparar a constante de rede média de uma superrede por um período com a constante de rede do substrato. Geralmente, a deformação de tração no InAs é compensada pela deformação compressiva introduzida pelo InAsSb, resultando em uma camada de InAs mais espessa do que a camada de InAsSb. Este estudo mediu as características de resposta fotoelétrica do fotodetector de avalanche, incluindo resposta espectral, corrente escura, ruído, etc., e verificou a eficácia do projeto da camada de gradiente escalonado. O efeito de multiplicação de avalanche do fotodetector de avalanche é analisado, e a relação entre o fator de multiplicação e a potência da luz incidente, temperatura e outros parâmetros é discutida.
FIG. (A) Diagrama esquemático do fotodetector APD de infravermelho de onda longa InAs/InAsSb; (B) Diagrama esquemático dos campos elétricos em cada camada do fotodetector APD.
Horário da publicação: 06/01/2025