Las últimas investigaciones defotodetector de avalanchas
La tecnología de detección infrarroja se utiliza ampliamente en reconocimiento militar, monitoreo ambiental, diagnóstico médico y otros campos. Los detectores infrarrojos tradicionales presentan algunas limitaciones de rendimiento, como la sensibilidad de detección y la velocidad de respuesta. Los materiales de superred de clase II (T2SL) de InAs/InAsSb poseen excelentes propiedades fotoeléctricas y capacidad de ajuste, lo que los hace ideales para detectores infrarrojos de onda larga (LWIR). El problema de la respuesta débil en la detección infrarroja de onda larga ha sido una preocupación durante mucho tiempo, lo que limita considerablemente la confiabilidad de las aplicaciones de dispositivos electrónicos. Aunque el fotodetector de avalancha (Fotodetector APD) tiene un excelente rendimiento de respuesta, sufre de una alta corriente oscura durante la multiplicación.
Para resolver estos problemas, un equipo de la Universidad de Ciencia y Tecnología Electrónica de China ha diseñado con éxito un fotodiodo de avalancha infrarrojo de onda larga (APD) de superred Clase II (T2SL) de alto rendimiento. Los investigadores utilizaron la tasa de recombinación Auger más baja de la capa absorbente InAs/InAsSb T2SL para reducir la corriente oscura. Al mismo tiempo, se utiliza AlAsSb con un valor k bajo como capa multiplicadora para suprimir el ruido del dispositivo mientras se mantiene una ganancia suficiente. Este diseño proporciona una solución prometedora para promover el desarrollo de la tecnología de detección infrarroja de onda larga. El detector adopta un diseño escalonado, y al ajustar la relación de composición de InAs e InAsSb, se logra la transición suave de la estructura de la banda y se mejora el rendimiento del detector. En términos de selección de materiales y proceso de preparación, este estudio describe en detalle el método de crecimiento y los parámetros del proceso del material InAs/InAsSb T2SL utilizado para preparar el detector. Determinar la composición y el espesor del T₂SL de InAs/InAsSb es crucial, y se requiere ajustar los parámetros para lograr el equilibrio de tensiones. En el contexto de la detección infrarroja de onda larga, para lograr la misma longitud de onda de corte que el T₂SL de InAs/GaSb, se requiere un periodo único de T₂SL de InAs/InAsSb más grueso. Sin embargo, un monociclo más grueso resulta en una disminución del coeficiente de absorción en la dirección de crecimiento y un aumento de la masa efectiva de huecos en el T₂SL. Se ha descubierto que la adición de componente Sb puede lograr una longitud de onda de corte más larga sin aumentar significativamente el espesor del periodo único. No obstante, una composición excesiva de Sb puede provocar la segregación de elementos de Sb.
Por lo tanto, se seleccionó InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL con grupo Sb 0.5 como la capa activa de APD.fotodetectorEl T2SL de InAs/InAsSb crece principalmente en sustratos de GaSb, por lo que debe considerarse el papel de GaSb en la gestión de la deformación. En esencia, lograr el equilibrio de deformación implica comparar la constante de red promedio de una superred durante un período con la constante de red del sustrato. Generalmente, la deformación por tracción en el InAs se compensa con la deformación por compresión introducida por el InAsSb, lo que resulta en una capa de InAs más gruesa que la capa de InAsSb. Este estudio midió las características de respuesta fotoeléctrica del fotodetector de avalancha, incluyendo la respuesta espectral, la corriente oscura, el ruido, etc., y verificó la efectividad del diseño de la capa de gradiente escalonado. Se analiza el efecto de multiplicación de avalancha del fotodetector de avalancha y se discute la relación entre el factor de multiplicación y la potencia de la luz incidente, la temperatura y otros parámetros.
FIG. (A) Diagrama esquemático del fotodetector APD infrarrojo de onda larga InAs/InAsSb; (B) Diagrama esquemático de los campos eléctricos en cada capa del fotodetector APD.
Hora de publicación: 06-ene-2025