Las últimas investigaciones defotodetector de avalancha
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 en su rendimiento, como sensibilidad de detección y velocidad de respuesta. Los materiales de superred de clase II (T2SL) InAs/InAsSb poseen excelentes propiedades fotoeléctricas y capacidad de sintonización, lo que los hace ideales para detectores infrarrojos de onda larga (LWIR). El problema de la baja respuesta en la detección infrarroja de onda larga ha sido una preocupación constante, lo que limita considerablemente la fiabilidad de las aplicaciones en dispositivos electrónicos. Aunque el fotodetector de avalancha (fotodetector APD) tiene un excelente rendimiento de respuesta, pero sufre de una alta corriente oscura durante la multiplicación.
Para solucionar estos problemas, un equipo de la Universidad de Ciencia y Tecnología Electrónica de China ha diseñado con éxito un fotodiodo de avalancha (APD) infrarrojo de onda larga de alto rendimiento basado en una superred de clase II (T2SL). Los investigadores aprovecharon la baja tasa de recombinación Auger de la capa absorbente T2SL de InAs/InAsSb para reducir la corriente oscura. Asimismo, se utilizó AlAsSb, con un valor k bajo, como capa multiplicadora para suprimir el ruido del dispositivo, manteniendo una ganancia suficiente. Este diseño ofrece una solución prometedora para impulsar el desarrollo de la tecnología de detección infrarroja de onda larga. El detector adopta un diseño escalonado y, mediante el ajuste de la proporción de InAs e InAsSb, se logra una transición suave de la estructura de bandas, mejorando así su rendimiento. En cuanto a la selección de materiales y el proceso de preparación, este estudio describe en detalle el método de crecimiento y los parámetros del proceso del material T2SL de InAs/InAsSb utilizado para fabricar el detector. Determinar la composición y el espesor de la superred de tipo II (T2SL) InAs/InAsSb 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 alcanzar la misma longitud de onda de corte que la T2SL InAs/GaSb, se requiere un período único de T2SL InAs/InAsSb más grueso. Sin embargo, un monociclo más grueso provoca una disminución del coeficiente de absorción en la dirección de crecimiento y un aumento de la masa efectiva de los huecos en la T2SL. Se ha observado que la adición de antimonio (Sb) permite obtener una longitud de onda de corte mayor sin aumentar significativamente el espesor del período único. No obstante, un exceso de Sb puede provocar la segregación de este elemento.
Por lo tanto, se seleccionó InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL con un grupo Sb de 0.5 como capa activa del APD.fotodetectorLa superred de dos capas (T2SL) InAs/InAsSb crece principalmente sobre sustratos de GaSb, por lo que es necesario considerar el papel del GaSb en la gestión de la tensión. En esencia, lograr el equilibrio de tensión implica comparar la constante de red promedio de la 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 resulta en una capa de InAs más gruesa que la de InAsSb. Este estudio midió las características de respuesta fotoeléctrica del fotodetector de avalancha, incluyendo la respuesta espectral, la corriente oscura y el ruido, y verificó la eficacia del diseño de la capa de gradiente escalonado. Se analiza el efecto de multiplicación de avalancha del fotodetector 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.
Fecha de publicación: 6 de enero de 2025