హిమపాత ఫోటోడిటెక్టర్ యొక్క తాజా పరిశోధన

తాజా పరిశోధనహిమపాతం ఫోటోడిటెక్టర్

ఇన్‌ఫ్రారెడ్ డిటెక్షన్ టెక్నాలజీని సైనిక నిఘా, పర్యావరణ పర్యవేక్షణ, వైద్య నిర్ధారణ మరియు ఇతర రంగాలలో విస్తృతంగా ఉపయోగిస్తున్నారు. సాంప్రదాయ ఇన్‌ఫ్రారెడ్ డిటెక్టర్లు డిటెక్షన్ సెన్సిటివిటీ, ప్రతిస్పందన వేగం మొదలైన పనితీరులో కొన్ని పరిమితులను కలిగి ఉంటాయి. InAs/InAsSb క్లాస్ II సూపర్లేటిస్ (T2SL) పదార్థాలు అద్భుతమైన ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ లక్షణాలను మరియు ట్యూనబిలిటీని కలిగి ఉంటాయి, ఇవి వాటిని లాంగ్-వేవ్ ఇన్‌ఫ్రారెడ్ (LWIR) డిటెక్టర్లకు ఆదర్శంగా చేస్తాయి. లాంగ్ వేవ్ ఇన్‌ఫ్రారెడ్ డిటెక్షన్‌లో బలహీనమైన ప్రతిస్పందన సమస్య చాలా కాలంగా ఆందోళన కలిగిస్తోంది, ఇది ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాల అనువర్తనాల విశ్వసనీయతను బాగా పరిమితం చేస్తుంది. అవలాంచ్ ఫోటోడిటెక్టర్ (APD ఫోటోడిటెక్టర్) అద్భుతమైన ప్రతిస్పందన పనితీరును కలిగి ఉన్నప్పటికీ, గుణకారం సమయంలో అధిక డార్క్ కరెంట్ సమస్యతో బాధపడుతుంది.

ఈ సమస్యలను పరిష్కరించడానికి, చైనాలోని ఎలక్ట్రానిక్ సైన్స్ అండ్ టెక్నాలజీ విశ్వవిద్యాలయానికి చెందిన ఒక బృందం అధిక పనితీరు గల క్లాస్ II సూపర్ లాటిస్ (T2SL) దీర్ఘ తరంగ పరారుణ అవలాంచ్ ఫోటోడయోడ్ (APD)ను విజయవంతంగా రూపొందించింది. పరిశోధకులు డార్క్ కరెంట్‌ను తగ్గించడానికి InAs/InAsSb T2SL శోషక పొర యొక్క తక్కువ ఆగర్ పునఃసంయోగ రేటును ఉపయోగించారు. అదే సమయంలో, తగినంత గెయిన్‌ను కొనసాగిస్తూనే పరికరపు శబ్దాన్ని అణచివేయడానికి, తక్కువ k విలువ కలిగిన AlAsSbను మల్టిప్లయర్ పొరగా ఉపయోగించారు. ఈ రూపకల్పన దీర్ఘ తరంగ పరారుణ గుర్తింపు సాంకేతికత అభివృద్ధిని ప్రోత్సహించడానికి ఒక ఆశాజనకమైన పరిష్కారాన్ని అందిస్తుంది. ఈ డిటెక్టర్ ఒక స్టెప్డ్ టైర్డ్ డిజైన్‌ను అవలంబిస్తుంది, మరియు InAs, InAsSbల కూర్పు నిష్పత్తిని సర్దుబాటు చేయడం ద్వారా, బ్యాండ్ నిర్మాణం యొక్క సున్నితమైన పరివర్తన సాధించబడింది మరియు డిటెక్టర్ పనితీరు మెరుగుపరచబడింది. పదార్థ ఎంపిక మరియు తయారీ ప్రక్రియ పరంగా, ఈ అధ్యయనం డిటెక్టర్‌ను తయారు చేయడానికి ఉపయోగించిన InAs/InAsSb T2SL పదార్థం యొక్క వృద్ధి పద్ధతి మరియు ప్రక్రియ పారామితులను వివరంగా వివరిస్తుంది. InAs/InAsSb T2SL యొక్క కూర్పు మరియు మందాన్ని నిర్ధారించడం చాలా కీలకం, మరియు ఒత్తిడి సమతుల్యతను సాధించడానికి పారామీటర్ సర్దుబాటు అవసరం. దీర్ఘ-తరంగ పరారుణ గుర్తింపు సందర్భంలో, InAs/GaSb T2SL వలె అదే కట్-ఆఫ్ తరంగదైర్ఘ్యాన్ని సాధించడానికి, మందమైన InAs/InAsSb T2SL సింగిల్ పీరియడ్ అవసరం. అయితే, మందమైన మోనోసైకిల్ పెరుగుదల దిశలో శోషణ గుణకంలో తగ్గుదలకు మరియు T2SLలో రంధ్రాల ప్రభావవంతమైన ద్రవ్యరాశిలో పెరుగుదలకు దారితీస్తుంది. Sb భాగాన్ని జోడించడం ద్వారా సింగిల్ పీరియడ్ మందాన్ని గణనీయంగా పెంచకుండానే ఎక్కువ కట్-ఆఫ్ తరంగదైర్ఘ్యాన్ని సాధించవచ్చని కనుగొనబడింది. అయితే, అధిక Sb కూర్పు Sb మూలకాల విభజనకు దారితీయవచ్చు.

అందువల్ల, APD యొక్క క్రియాశీల పొరగా Sb గ్రూప్ 0.5 కలిగిన InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL ను ఎంపిక చేశారు.ఫోటోడిటెక్టర్InAs/InAsSb T2SL ప్రధానంగా GaSb సబ్‌స్ట్రేట్‌లపై పెరుగుతుంది, కాబట్టి స్ట్రెయిన్ నిర్వహణలో GaSb పాత్రను పరిగణనలోకి తీసుకోవాలి. ముఖ్యంగా, స్ట్రెయిన్ సమతుల్యతను సాధించడంలో ఒక పీరియడ్ యొక్క సూపర్‌లాటిస్ సగటు లాటిస్ స్థిరాంకాన్ని సబ్‌స్ట్రేట్ యొక్క లాటిస్ స్థిరాంకంతో పోల్చడం జరుగుతుంది. సాధారణంగా, InAsలోని తన్యత స్ట్రెయిన్, InAsSb ద్వారా ప్రవేశపెట్టబడిన సంపీడన స్ట్రెయిన్ ద్వారా భర్తీ చేయబడుతుంది, దీని ఫలితంగా InAsSb పొర కంటే InAs పొర మందంగా ఉంటుంది. ఈ అధ్యయనం అవలాంచ్ ఫోటోడిటెక్టర్ యొక్క ఫోటోఎలక్ట్రిక్ ప్రతిస్పందన లక్షణాలను, అంటే స్పెక్ట్రల్ ప్రతిస్పందన, డార్క్ కరెంట్, నాయిస్ మొదలైనవాటిని కొలిచింది మరియు స్టెప్డ్ గ్రేడియంట్ లేయర్ డిజైన్ యొక్క ప్రభావాన్ని ధృవీకరించింది. అవలాంచ్ ఫోటోడిటెక్టర్ యొక్క అవలాంచ్ గుణకార ప్రభావాన్ని విశ్లేషించి, గుణకార కారకానికి మరియు పతన కాంతి శక్తి, ఉష్ణోగ్రత మరియు ఇతర పారామితుల మధ్య సంబంధాన్ని చర్చించడం జరిగింది.

పటం. (A) InAs/InAsSb దీర్ఘ-తరంగ పరారుణ APD ఫోటోడిటెక్టర్ యొక్క స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రం; (B) APD ఫోటోడిటెక్టర్ యొక్క ప్రతి పొర వద్ద విద్యుత్ క్షేత్రాల స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రం.