Nghiên cứu mới nhất củamáy dò ảnh tuyết lở
Công nghệ phát hiện hồng ngoại được sử dụng rộng rãi trong trinh sát quân sự, giám sát môi trường, chẩn đoán y tế và các lĩnh vực khác. Các máy dò hồng ngoại truyền thống có một số hạn chế về hiệu suất, chẳng hạn như độ nhạy phát hiện, tốc độ phản hồi, v.v. Vật liệu siêu mạng loại II InAs/InAsSb (T2SL) có đặc tính quang điện và khả năng điều chỉnh tuyệt vời, khiến chúng trở nên lý tưởng cho các máy dò hồng ngoại sóng dài (LWIR). Vấn đề phản hồi yếu trong phát hiện hồng ngoại sóng dài đã là mối quan tâm trong một thời gian dài, điều này hạn chế rất nhiều độ tin cậy của các ứng dụng thiết bị điện tử. Mặc dù máy dò quang tuyết lở (Máy dò quang APD) có hiệu suất phản ứng tuyệt vời, nhưng lại bị ảnh hưởng bởi dòng điện tối cao trong quá trình nhân lên.
Để giải quyết những vấn đề này, một nhóm nghiên cứu từ Đại học Khoa học và Công nghệ Điện tử Trung Quốc đã thiết kế thành công một điốt quang tuyết lở hồng ngoại sóng dài (APD) siêu mạng loại II hiệu suất cao (T2SL). Các nhà nghiên cứu đã sử dụng tỷ lệ tái hợp trục vít thấp hơn của lớp hấp thụ InAs/InAsSb T2SL để giảm dòng điện tối. Đồng thời, AlAsSb có giá trị k thấp được sử dụng làm lớp nhân để triệt tiêu nhiễu của thiết bị trong khi vẫn duy trì đủ độ khuếch đại. Thiết kế này cung cấp một giải pháp đầy hứa hẹn để thúc đẩy sự phát triển của công nghệ phát hiện hồng ngoại sóng dài. Máy dò sử dụng thiết kế phân tầng theo từng bước và bằng cách điều chỉnh tỷ lệ thành phần của InAs và InAsSb, quá trình chuyển đổi cấu trúc dải diễn ra mượt mà và hiệu suất của máy dò được cải thiện. Về mặt lựa chọn vật liệu và quy trình chuẩn bị, nghiên cứu này mô tả chi tiết phương pháp phát triển và các thông số quy trình của vật liệu InAs/InAsSb T2SL được sử dụng để chuẩn bị máy dò. Việc xác định thành phần và độ dày của InAs/InAsSb T2SL là rất quan trọng và cần phải điều chỉnh các thông số để đạt được sự cân bằng ứng suất. Trong bối cảnh phát hiện hồng ngoại sóng dài, để đạt được cùng bước sóng cắt như InAs/GaSb T2SL, cần có chu kỳ đơn InAs/InAsSb T2SL dày hơn. Tuy nhiên, chu kỳ đơn dày hơn dẫn đến giảm hệ số hấp thụ theo hướng tăng trưởng và tăng khối lượng hiệu dụng của các lỗ trong T2SL. Người ta thấy rằng việc thêm thành phần Sb có thể đạt được bước sóng cắt dài hơn mà không làm tăng đáng kể độ dày chu kỳ đơn. Tuy nhiên, thành phần Sb quá mức có thể dẫn đến sự phân tách các nguyên tố Sb.
Do đó, InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL với nhóm Sb 0.5 được chọn làm lớp hoạt động của APDmáy dò ảnh. InAs/InAsSb T2SL chủ yếu phát triển trên các chất nền GaSb, do đó cần xem xét vai trò của GaSb trong việc quản lý ứng suất. Về cơ bản, việc đạt được trạng thái cân bằng ứng suất liên quan đến việc so sánh hằng số mạng trung bình của siêu mạng trong một chu kỳ với hằng số mạng của chất nền. Nhìn chung, ứng suất kéo trong InAs được bù trừ bởi ứng suất nén do InAsSb tạo ra, tạo ra lớp InAs dày hơn lớp InAsSb. Nghiên cứu này đã đo các đặc tính phản ứng quang điện của bộ tách sóng quang tuyết lở, bao gồm phản ứng quang phổ, dòng điện tối, nhiễu, v.v. và xác minh hiệu quả của thiết kế lớp gradient theo từng bước. Hiệu ứng nhân tuyết lở của bộ tách sóng quang tuyết lở được phân tích và mối quan hệ giữa hệ số nhân và công suất ánh sáng tới, nhiệt độ và các thông số khác được thảo luận.
HÌNH (A) Sơ đồ của máy dò quang hồng ngoại APD sóng dài InAs/InAsSb; (B) Sơ đồ của trường điện tại mỗi lớp của máy dò quang APD.
Thời gian đăng: 06-01-2025