המחקר האחרון של גלאי צילום מפולת

המחקר האחרון שלגלאי צילום מפולת

טכנולוגיית זיהוי אינפרא אדום נמצאת בשימוש נרחב בסיור צבאי, ניטור סביבתי, אבחון רפואי ותחומים אחרים. לגלאי אינפרא אדום מסורתיים יש כמה מגבלות בביצועים, כגון רגישות זיהוי, מהירות תגובה וכן הלאה. לחומרי סריג-על מסוג InAs/InAsSb Class II (T2SL) יש תכונות פוטו-אלקטריות מעולות ויכולת כוונון, מה שהופך אותם לאידיאליים עבור גלאי אינפרא אדום עם גלים ארוכים (LWIR). בעיית התגובה החלשה בזיהוי אינפרא אדום בגל ארוך מעוררת דאגה במשך זמן רב, מה שמגביל מאוד את האמינות של יישומי מכשירים אלקטרוניים. למרות שגלאי צילום מפולת (גלאי צילום APD) בעל ביצועי תגובה מצוינים, הוא סובל מזרם כהה גבוה במהלך הכפל.

כדי לפתור את הבעיות הללו, צוות מאוניברסיטת מדע וטכנולוגיה אלקטרונית של סין עיצב בהצלחה פוטודיודת מפולת מפולת מסוג Class II (T2SL) בעלת ביצועים גבוהים (T2SL) אינפרא-אדום אינפרא אדום (APD). החוקרים השתמשו בקצב ריקומבינציית המקדחה התחתון של שכבת הבולם InAs/InAsSb T2SL כדי להפחית את הזרם הכהה. במקביל, AlAsSb עם ערך k נמוך משמש כשכבת המכפיל לדיכוי רעשי התקן תוך שמירה על רווח מספק. עיצוב זה מספק פתרון מבטיח לקידום הפיתוח של טכנולוגיית זיהוי אינפרא אדום גל ארוך. הגלאי מאמץ עיצוב מדורג מדורג, ועל ידי התאמת יחס ההרכב של InAs ו-InAsSb, מושג המעבר החלק של מבנה הלהקה, וביצועי הגלאי משופרים. מבחינת בחירת החומר ותהליך ההכנה, מחקר זה מתאר בפירוט את שיטת הגידול ופרמטרי התהליך של חומר InAs/InAsSb T2SL המשמש להכנת הגלאי. קביעת ההרכב והעובי של InAs/InAsSb T2SL היא קריטית ונדרשת התאמת פרמטרים כדי להשיג איזון מתח. בהקשר של זיהוי אינפרא אדום בגל ארוך, כדי להשיג את אותו אורך גל חיתוך כמו InAs/GaSb T2SL, נדרשת תקופה בודדת של InAs/InAsSb T2SL עבה יותר. עם זאת, חד מחזור עבה יותר מביא לירידה במקדם הספיגה בכיוון הגדילה ולעלייה במסה האפקטיבית של חורים ב-T2SL. נמצא שהוספת רכיב Sb יכולה להשיג אורך גל חיתוך ארוך יותר מבלי להגדיל משמעותית את עובי תקופה בודדת. עם זאת, הרכב Sb מוגזם עלול להוביל להפרדה של אלמנטים Sb.

לכן, InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL עם קבוצת Sb 0.5 נבחרה כשכבה הפעילה של APDphotodetector. InAs/InAsSb T2SL גדל בעיקר על מצעי GaSb, ולכן יש לשקול את תפקידו של GaSb בניהול זנים. בעיקרו של דבר, השגת שיווי משקל מתח כרוכה בהשוואה בין קבוע הסריג הממוצע של סריג-על לתקופה אחת לקבוע הסריג של המצע. באופן כללי, מתח המתיחה ב-InAs מפוצה על-ידי מתח הדחיסה המוכנס על-ידי InAsSb, וכתוצאה מכך שכבת InAs עבה יותר משכבת ​​InAsSb. מחקר זה מדד את מאפייני התגובה הפוטואלקטרית של גלאי הפוטו-שלגים, כולל תגובה ספקטרלית, זרם כהה, רעש וכו', ואימת את היעילות של תכנון שכבת השיפוע המדורגת. אפקט הכפלת המפולת של הפוטו-גלאי המפולת מנותח, ונדון הקשר בין גורם הכפל והספק האור הנכנס, הטמפרטורה ופרמטרים אחרים.

תְאֵנָה. (א) דיאגרמה סכמטית של InAs/InAsSb גל ארוך גל אינפרא אדום APD photodetector; (ב) דיאגרמה סכמטית של שדות חשמליים בכל שכבה של photodetector APD.