As pesquisas mais recentes sobre fotodetectores de avalanche

As pesquisas mais recentes 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 e assim por diante. Os materiais de super-rede Classe II (T2SL) InAs/InAsSb possuem excelentes propriedades fotoelétricas e sintonizabilidade, tornando-os ideais para detectores de infravermelho de ondas longas (LWIR). O problema da fraca resposta na detecção de infravermelho de ondas longas tem sido uma preocupação constante, limitando consideravelmente a confiabilidade das aplicações de dispositivos eletrônicos. Embora o fotodetector de avalanche (Fotodetector APD) possui excelente desempenho de resposta, porém 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 (APD) de infravermelho de onda longa de alto desempenho baseado em super-rede Classe II (T2SL). Os pesquisadores utilizaram a baixa taxa de recombinação Auger da camada absorvedora T2SL de InAs/InAsSb para reduzir a corrente escura. Ao mesmo tempo, o AlAsSb, com baixo valor de k, foi utilizado como camada multiplicadora para suprimir o ruído do dispositivo, mantendo um ganho suficiente. Esse projeto oferece uma solução promissora para impulsionar o desenvolvimento da tecnologia de detecção de infravermelho de onda longa. O detector adota um design escalonado e, ajustando a proporção de composição de InAs e InAsSb, obtém-se uma transição suave da estrutura de bandas, melhorando o desempenho do detector. Em termos de seleção de materiais e processo de preparação, este estudo descreve detalhadamente o método de crescimento e os parâmetros de processo do material T2SL de InAs/InAsSb utilizado na preparação do detector. A determinação da composição e da espessura do T2SL de InAs/InAsSb é crucial, sendo necessário o ajuste de parâmetros para alcançar o equilíbrio de tensões. No contexto da detecção de infravermelho de ondas longas, para atingir o mesmo comprimento de onda de corte que o super-rede tipo II (T2SL) de InAs/GaSb, é necessário um período único mais espesso de InAs/InAsSb T2SL. No entanto, um monociclo mais espesso resulta em uma diminuição do coeficiente de absorção na direção de crescimento e um aumento da massa efetiva dos buracos no T2SL. Observou-se que a adição de antimônio (Sb) pode permitir um comprimento de onda de corte maior sem aumentar significativamente a espessura do período único. Contudo, uma composição excessiva de Sb pode levar à segregação desse elemento.

Portanto, a camada ativa do APD foi selecionada como InAs/InAs0,5Sb0,5 T2SL com grupo Sb 0,5.fotodetectorA super-rede tipo II (T2SL) de InAs/InAsSb cresce principalmente em substratos de GaSb, portanto, o papel do GaSb no gerenciamento de tensões precisa ser considerado. Essencialmente, alcançar o equilíbrio de tensões envolve comparar a constante de rede média de uma super-rede em um período com a constante de rede do substrato. Geralmente, a tensão de tração no InAs é compensada pela tensão de compressão 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 de camada com gradiente escalonado. O efeito de multiplicação por avalanche do fotodetector de avalanche é analisado e a relação entre o fator de multiplicação e a potência da luz incidente, a 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.