Las últimas investigaciones sobre fotodetectores de avalanchas.

Las últimas investigaciones defotodetector de avalanchas

La tecnología de detección por infrarrojos se utiliza ampliamente en reconocimiento militar, monitoreo ambiental, diagnóstico médico y otros campos. Los detectores de infrarrojos tradicionales tienen algunas limitaciones de rendimiento, como la sensibilidad de detección, la velocidad de respuesta, etc. Los materiales de superred InAs/InAsSb Clase II (T2SL) tienen excelentes propiedades fotoeléctricas y capacidad de sintonización, lo que los hace ideales para detectores de infrarrojos de onda larga (LWIR). El problema de la débil respuesta en la detección infrarroja de onda larga ha sido una preocupación durante mucho tiempo, lo que limita en gran medida la confiabilidad de las aplicaciones de dispositivos electrónicos. Aunque el fotodetector de avalanchas (fotodetector APD) tiene un rendimiento de respuesta excelente, 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 infrarroja (APD) de onda larga de superred Clase II (T2SL) de alto rendimiento. Los investigadores utilizaron la tasa de recombinación de barrena más baja de la capa absorbente InAs/InAsSb T2SL para reducir la corriente oscura. Al mismo tiempo, AlAsSb con un valor k bajo se utiliza como capa multiplicadora para suprimir el ruido del dispositivo manteniendo una ganancia suficiente. Este diseño proporciona una solución prometedora para promover el desarrollo de la tecnología de detección de infrarrojos de onda larga. El detector adopta un diseño escalonado y, al ajustar la relación de composición de InAs e InAsSb, se logra una transición suave de la estructura de bandas y se mejora el rendimiento del detector. En términos del proceso de selección y preparación de materiales, 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 de InAs/InAsSb T2SL es fundamental y se requiere un ajuste de 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 InAs/GaSb T2SL, se requiere un período único de InAs/InAsSb T2SL más grueso. Sin embargo, un monociclo más grueso da como resultado una disminución en el coeficiente de absorción en la dirección del crecimiento y un aumento en la masa efectiva de agujeros en T2SL. Se ha descubierto que la adición del componente Sb puede lograr una longitud de onda de corte más larga sin aumentar significativamente el espesor del período único. Sin embargo, una composición excesiva de Sb puede provocar la segregación de elementos de Sb.

Por lo tanto, se seleccionó InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL con Sb grupo 0.5 como capa activa de APD.fotodetector. InAs/InAsSb T2SL crece principalmente en sustratos de GaSb, por lo que es necesario considerar el papel del GaSb en el control de las tensiones. Esencialmente, lograr el equilibrio de deformaciones implica comparar la constante de red promedio de una superred durante un período con la constante de red del sustrato. Generalmente, la tensión de tracción en el InAs se compensa con la tensión de compresión introducida por el InAsSb, lo que da como resultado una capa de InAs más gruesa que la capa de InAsSb. Este estudio midió las características de respuesta fotoeléctrica del fotodetector de avalanchas, incluida 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 avalanchas del fotodetector de avalanchas y se analiza la relación entre el factor de multiplicación y la potencia de la luz incidente, la temperatura y otros parámetros.

HIGO. (A) Diagrama esquemático del fotodetector APD infrarrojo de onda larga InAs/InAsSb; (B) Diagrama esquemático de campos eléctricos en cada capa del fotodetector APD.