అవలాంచ్ ఫోటోడెటెక్టర్ యొక్క తాజా పరిశోధన

యొక్క తాజా పరిశోధనహిమపాతం ఫోటోడెటెక్టర్

ఇన్ఫ్రారెడ్ డిటెక్షన్ టెక్నాలజీ విస్తృతంగా సైనిక నిఘా, పర్యావరణ పర్యవేక్షణ, వైద్య నిర్ధారణ మరియు ఇతర రంగాలలో ఉపయోగించబడుతుంది. సాంప్రదాయ ఇన్‌ఫ్రారెడ్ డిటెక్టర్‌లు పనితీరులో కొన్ని పరిమితులను కలిగి ఉంటాయి, అవి గుర్తించే సున్నితత్వం, ప్రతిస్పందన వేగం మరియు మొదలైనవి. InAs/InAsSb క్లాస్ II సూపర్‌లాటిస్ (T2SL) పదార్థాలు అద్భుతమైన ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ లక్షణాలు మరియు ట్యూనబిలిటీని కలిగి ఉంటాయి, వీటిని లాంగ్-వేవ్ ఇన్‌ఫ్రారెడ్ (LWIR) డిటెక్టర్‌లకు అనువైనదిగా చేస్తుంది. లాంగ్ వేవ్ ఇన్‌ఫ్రారెడ్ డిటెక్షన్‌లో బలహీన ప్రతిస్పందన సమస్య చాలా కాలంగా ఆందోళన కలిగిస్తుంది, ఇది ఎలక్ట్రానిక్ పరికర అప్లికేషన్‌ల విశ్వసనీయతను బాగా పరిమితం చేస్తుంది. హిమపాతం ఫోటోడెటెక్టర్ అయినప్పటికీ (APD ఫోటోడెటెక్టర్) అద్భుతమైన ప్రతిస్పందన పనితీరును కలిగి ఉంది, ఇది గుణకారం సమయంలో అధిక డార్క్ కరెంట్‌తో బాధపడుతుంది.

ఈ సమస్యలను పరిష్కరించడానికి, యూనివర్శిటీ ఆఫ్ ఎలక్ట్రానిక్ సైన్స్ అండ్ టెక్నాలజీ ఆఫ్ చైనా నుండి ఒక బృందం విజయవంతంగా అధిక-పనితీరు గల క్లాస్ II సూపర్‌లాటిస్ (T2SL) లాంగ్-వేవ్ ఇన్‌ఫ్రారెడ్ అవలాంచ్ ఫోటోడియోడ్ (APD)ని రూపొందించింది. డార్క్ కరెంట్‌ను తగ్గించడానికి పరిశోధకులు InAs/InAsSb T2SL అబ్జార్బర్ లేయర్ యొక్క తక్కువ ఆగర్ రీకంబినేషన్ రేట్‌ను ఉపయోగించారు. అదే సమయంలో, తక్కువ k విలువ కలిగిన AlAsSb తగినంత లాభాన్ని కొనసాగిస్తూ పరికరం శబ్దాన్ని అణిచివేసేందుకు గుణకం లేయర్‌గా ఉపయోగించబడుతుంది. లాంగ్ వేవ్ ఇన్‌ఫ్రారెడ్ డిటెక్షన్ టెక్నాలజీ అభివృద్ధిని ప్రోత్సహించడానికి ఈ డిజైన్ మంచి పరిష్కారాన్ని అందిస్తుంది. డిటెక్టర్ స్టెప్డ్ టైర్డ్ డిజైన్‌ను అవలంబిస్తుంది మరియు InAs మరియు InAsSb యొక్క కూర్పు నిష్పత్తిని సర్దుబాటు చేయడం ద్వారా, బ్యాండ్ నిర్మాణం యొక్క మృదువైన మార్పు సాధించబడుతుంది మరియు డిటెక్టర్ పనితీరు మెరుగుపడుతుంది. మెటీరియల్ ఎంపిక మరియు తయారీ ప్రక్రియ పరంగా, ఈ అధ్యయనం డిటెక్టర్‌ను సిద్ధం చేయడానికి ఉపయోగించే InAs/InAsSb T2SL మెటీరియల్ యొక్క వృద్ధి పద్ధతి మరియు ప్రాసెస్ పారామితులను వివరంగా వివరిస్తుంది. InAs/InAsSb T2SL యొక్క కూర్పు మరియు మందాన్ని నిర్ణయించడం చాలా కీలకం మరియు ఒత్తిడి సమతుల్యతను సాధించడానికి పారామీటర్ సర్దుబాటు అవసరం. లాంగ్-వేవ్ ఇన్‌ఫ్రారెడ్ డిటెక్షన్ సందర్భంలో, InAs/GaSb T2SL వలె అదే కట్-ఆఫ్ తరంగదైర్ఘ్యం సాధించడానికి, మందమైన InAs/InAsSb T2SL సింగిల్ పీరియడ్ అవసరం. అయినప్పటికీ, మందమైన మోనోసైకిల్ పెరుగుదల దిశలో శోషణ గుణకం తగ్గుతుంది మరియు T2SL లో రంధ్రాల ప్రభావవంతమైన ద్రవ్యరాశిలో పెరుగుతుంది. Sb కాంపోనెంట్‌ను జోడించడం వలన సింగిల్ పీరియడ్ మందాన్ని గణనీయంగా పెంచకుండా ఎక్కువ కటాఫ్ తరంగదైర్ఘ్యం సాధించవచ్చని కనుగొనబడింది. అయినప్పటికీ, అధిక Sb కూర్పు Sb మూలకాల విభజనకు దారితీయవచ్చు.

కాబట్టి, Sb సమూహం 0.5తో InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL APD యొక్క క్రియాశీల లేయర్‌గా ఎంపిక చేయబడిందిఫోటో డిటెక్టర్. InAs/InAsSb T2SL ప్రధానంగా GaSb సబ్‌స్ట్రేట్‌లపై పెరుగుతుంది, కాబట్టి స్ట్రెయిన్ మేనేజ్‌మెంట్‌లో GaSb పాత్రను పరిగణనలోకి తీసుకోవడం అవసరం. ముఖ్యంగా, స్ట్రెయిన్ ఈక్విలిబ్రియం సాధించడం అనేది ఒక కాలానికి ఒక సూపర్‌లాటిస్ యొక్క సగటు లాటిస్ స్థిరాంకాన్ని సబ్‌స్ట్రేట్ యొక్క లాటిస్ స్థిరాంకంతో పోల్చడం. సాధారణంగా, InAsలోని తన్యత ఒత్తిడి InAsSb ద్వారా ప్రవేశపెట్టబడిన సంపీడన జాతి ద్వారా భర్తీ చేయబడుతుంది, దీని ఫలితంగా InAsSb పొర కంటే మందంగా InAs పొర ఏర్పడుతుంది. ఈ అధ్యయనం స్పెక్ట్రల్ రెస్పాన్స్, డార్క్ కరెంట్, నాయిస్ మొదలైనవాటితో సహా అవలాంచ్ ఫోటోడెటెక్టర్ యొక్క ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ప్రతిస్పందన లక్షణాలను కొలుస్తుంది మరియు స్టెప్డ్ గ్రేడియంట్ లేయర్ డిజైన్ యొక్క ప్రభావాన్ని ధృవీకరించింది. హిమపాతం ఫోటోడెటెక్టర్ యొక్క హిమపాతం గుణకార ప్రభావం విశ్లేషించబడుతుంది మరియు గుణకార కారకం మరియు సంఘటన కాంతి శక్తి, ఉష్ణోగ్రత మరియు ఇతర పారామితుల మధ్య సంబంధం చర్చించబడుతుంది.

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