Nghiên cứu mới nhất củamáy dò quang 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. 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 InAs/InAsSb Loại II (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 ứng yếu trong phát hiện hồng ngoại sóng dài đã là mối lo ngại từ lâu, điều này hạn chế rất nhiều độ tin cậy của các ứng dụng thiết bị điện tử. Mặc dù bộ tách sóng quang tuyết lở (Bộ tách sóng quang APD) có hiệu suất phản hồi tuyệt vời, nó chịu dòng điện tối cao trong quá trình nhân.
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 điốt quang tuyết lở hồng ngoại sóng dài Loại II (T2SL) hiệu suất cao (APD). Các nhà nghiên cứu đã sử dụng tốc độ tái hợp tăng cường 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 khử nhiễu thiết bị trong khi vẫn duy trì mức tăng vừa đủ. 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 áp dụng thiết kế phân tầng và bằng cách điều chỉnh tỷ lệ thành phần của InAs và InAsSb, đạt được sự chuyển đổi suôn sẻ của cấu trúc dải và hiệu suất của máy dò được cải thiện. Về mặt lựa chọn và quy trình chuẩn bị vật liệu, nghiên cứu này mô tả chi tiết phương pháp tăng trưởng 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 tham số để đạt được sự cân bằng ứng suất. Trong bối cảnh phát hiện hồng ngoại sóng dài, để đạt được bước sóng giới hạn tương tự như InAs/GaSb T2SL, cần có một chu kỳ đơn InAs/InAsSb T2SL dày hơn. Tuy nhiên, monocycle dày hơn dẫn đến giảm hệ số hấp thụ theo hướng phát triển và tăng khối lượng lỗ trống hiệu dụng trong T2SL. Người ta nhận 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 lẻ. Tuy nhiên, thành phần Sb quá mức có thể dẫn đến sự phân tách các phần tử Sb.
Do đó, InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL với nhóm Sb 0,5 đã được chọn làm lớp hoạt động của APDmáy tách sóng quang. InAs/InAsSb T2SL chủ yếu phát triển trên nền GaSb, do đó cần phải xem xét vai trò của GaSb trong việc quản lý chủng. Về cơ bản, việc đạt được trạng thái cân bằng biến dạng bao gồm việc so sánh hằng số mạng trung bình của siêu mạng trong một chu kỳ với hằng số mạng của chất nền. Nói chung, biến dạng kéo trong InAs được bù bằng biến dạng nén do InAsSb tạo ra, dẫn đến 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 tính hiệu quả của thiết kế lớp gradient 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 sẽ được thảo luận.
QUẢ SUNG. (A) Sơ đồ của bộ tách sóng quang APD hồng ngoại sóng dài InAs/InAsSb; (B) Sơ đồ điện trường ở mỗi lớp của bộ tách sóng quang APD.
Thời gian đăng: Jan-06-2025