హిమపాతం ఫోటోడిటెక్టర్ యొక్క తాజా పరిశోధన

యొక్క తాజా పరిశోధనహిమపాతం ఫోటోడిటెక్టర్

ఇన్‌ఫ్రారెడ్ డిటెక్షన్ టెక్నాలజీని సైనిక నిఘా, పర్యావరణ పర్యవేక్షణ, వైద్య నిర్ధారణ మరియు ఇతర రంగాలలో విస్తృతంగా ఉపయోగిస్తారు. సాంప్రదాయ ఇన్‌ఫ్రారెడ్ డిటెక్టర్‌లు డిటెక్షన్ సెన్సిటివిటీ, ప్రతిస్పందన వేగం మొదలైన వాటి పనితీరులో కొన్ని పరిమితులను కలిగి ఉంటాయి. InAs/InAsSb క్లాస్ II సూపర్‌లాటిస్ (T2SL) పదార్థాలు అద్భుతమైన ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ లక్షణాలు మరియు ట్యూనబిలిటీని కలిగి ఉంటాయి, ఇవి లాంగ్-వేవ్ ఇన్‌ఫ్రారెడ్ (LWIR) డిటెక్టర్‌లకు అనువైనవిగా చేస్తాయి. లాంగ్ వేవ్ ఇన్‌ఫ్రారెడ్ డిటెక్షన్‌లో బలహీనమైన ప్రతిస్పందన సమస్య చాలా కాలంగా ఆందోళనకరంగా ఉంది, ఇది ఎలక్ట్రానిక్ పరికర అనువర్తనాల విశ్వసనీయతను బాగా పరిమితం చేస్తుంది. అయినప్పటికీ హిమపాతం ఫోటోడెటెక్టర్ (APD ఫోటోడిటెక్టర్) అద్భుతమైన ప్రతిస్పందన పనితీరును కలిగి ఉంది, ఇది గుణకారం సమయంలో అధిక చీకటి కరెంట్‌తో బాధపడుతుంది.

ఈ సమస్యలను పరిష్కరించడానికి, చైనాలోని ఎలక్ట్రానిక్ సైన్స్ అండ్ టెక్నాలజీ విశ్వవిద్యాలయం నుండి ఒక బృందం విజయవంతంగా అధిక-పనితీరు గల క్లాస్ II సూపర్‌లాటిస్ (T2SL) లాంగ్-వేవ్ ఇన్‌ఫ్రారెడ్ అవలాంచ్ ఫోటోడయోడ్ (APD)ను రూపొందించింది. పరిశోధకులు డార్క్ కరెంట్‌ను తగ్గించడానికి InAs/InAsSb T2SL శోషక పొర యొక్క తక్కువ ఆగర్ రీకాంబినేషన్ రేటును ఉపయోగించారు. అదే సమయంలో, తగినంత లాభాన్ని కొనసాగిస్తూ పరికర శబ్దాన్ని అణిచివేసేందుకు తక్కువ k విలువ కలిగిన AlAsSb గుణక పొరగా ఉపయోగించబడుతుంది. ఈ డిజైన్ లాంగ్ వేవ్ ఇన్‌ఫ్రారెడ్ డిటెక్షన్ టెక్నాలజీ అభివృద్ధిని ప్రోత్సహించడానికి ఒక ఆశాజనక పరిష్కారాన్ని అందిస్తుంది. డిటెక్టర్ స్టెప్డ్ టైర్డ్ డిజైన్‌ను స్వీకరిస్తుంది మరియు InAs మరియు InAsSb యొక్క కూర్పు నిష్పత్తిని సర్దుబాటు చేయడం ద్వారా, బ్యాండ్ నిర్మాణం యొక్క సున్నితమైన పరివర్తన సాధించబడుతుంది మరియు డిటెక్టర్ పనితీరు మెరుగుపడుతుంది. మెటీరియల్ ఎంపిక మరియు తయారీ ప్రక్రియ పరంగా, ఈ అధ్యయనం డిటెక్టర్‌ను సిద్ధం చేయడానికి ఉపయోగించే InAs/InAsSb T2SL పదార్థం యొక్క పెరుగుదల పద్ధతి మరియు ప్రక్రియ పారామితులను వివరంగా వివరిస్తుంది. InAs/InAsSb T2SL యొక్క కూర్పు మరియు మందాన్ని నిర్ణయించడం చాలా కీలకం మరియు ఒత్తిడి సమతుల్యతను సాధించడానికి పారామితి సర్దుబాటు అవసరం. లాంగ్-వేవ్ ఇన్ఫ్రారెడ్ డిటెక్షన్ సందర్భంలో, InAs/GaSb T2SL లాగానే అదే కట్-ఆఫ్ తరంగదైర్ఘ్యాన్ని సాధించడానికి, మందమైన InAs/InAsSb T2SL సింగిల్ పీరియడ్ అవసరం. అయితే, మందమైన మోనోసైకిల్ పెరుగుదల దిశలో శోషణ గుణకంలో తగ్గుదలకు మరియు T2SLలో రంధ్రాల ప్రభావవంతమైన ద్రవ్యరాశి పెరుగుదలకు దారితీస్తుంది. Sb భాగాన్ని జోడించడం వలన సింగిల్ పీరియడ్ మందాన్ని గణనీయంగా పెంచకుండా ఎక్కువ కటాఫ్ తరంగదైర్ఘ్యాన్ని సాధించవచ్చని కనుగొనబడింది. అయితే, అధిక Sb కూర్పు Sb మూలకాల విభజనకు దారితీయవచ్చు.

అందువల్ల, Sb గ్రూప్ 0.5 తో InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL APD యొక్క క్రియాశీల పొరగా ఎంపిక చేయబడింది.ఫోటోడిటెక్టర్. InAs/InAsSb T2SL ప్రధానంగా GaSb ఉపరితలాలపై పెరుగుతుంది, కాబట్టి జాతి నిర్వహణలో GaSb పాత్రను పరిగణనలోకి తీసుకోవాలి. ముఖ్యంగా, జాతి సమతుల్యతను సాధించడం అంటే ఒక కాలానికి సూపర్‌లాటిస్ యొక్క సగటు లాటిస్ స్థిరాంకాన్ని ఉపరితలం యొక్క లాటిస్ స్థిరాంకంతో పోల్చడం. సాధారణంగా, InAs లోని తన్యత జాతిని InAsSb ప్రవేశపెట్టిన సంపీడన జాతి ద్వారా భర్తీ చేస్తారు, దీని ఫలితంగా InAsSb పొర కంటే మందమైన InAs పొర వస్తుంది. ఈ అధ్యయనం స్పెక్ట్రల్ ప్రతిస్పందన, డార్క్ కరెంట్, శబ్దం మొదలైన వాటితో సహా హిమపాతం ఫోటోడెటెక్టర్ యొక్క ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ప్రతిస్పందన లక్షణాలను కొలుస్తుంది మరియు స్టెప్డ్ గ్రేడియంట్ పొర డిజైన్ యొక్క ప్రభావాన్ని ధృవీకరించింది. హిమపాతం ఫోటోడెటెక్టర్ యొక్క హిమపాతం గుణకార ప్రభావాన్ని విశ్లేషించారు మరియు గుణకార కారకం మరియు సంఘటన కాంతి శక్తి, ఉష్ణోగ్రత మరియు ఇతర పారామితుల మధ్య సంబంధాన్ని చర్చించారు.

చిత్రం. (A) InAs/InAsSb లాంగ్-వేవ్ ఇన్‌ఫ్రారెడ్ APD ఫోటోడెటెక్టర్ యొక్క స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రం; (B) APD ఫోటోడెటెక్టర్ యొక్క ప్రతి పొర వద్ద విద్యుత్ క్షేత్రాల స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రం.