Les dernières recherches dephotodétecteur d'avalanche
La technologie de détection infrarouge est largement utilisée dans la reconnaissance militaire, la surveillance environnementale, le diagnostic médical et d'autres domaines. Les détecteurs infrarouges traditionnels présentent certaines limites en termes de performances, telles que la sensibilité de détection, la vitesse de réponse, etc. Les matériaux de super-réseau InAs/InAsSb de classe II (T2SL) possèdent d'excellentes propriétés photoélectriques et une excellente accordabilité, ce qui les rend idéaux pour les détecteurs infrarouges à ondes longues (LWIR). Le problème de la faible réponse dans la détection infrarouge à ondes longues est une préoccupation depuis longtemps, ce qui limite considérablement la fiabilité des applications de dispositifs électroniques. Bien que le photodétecteur d'avalanche (Photodétecteur APD) a d'excellentes performances de réponse, il souffre d'un courant d'obscurité élevé lors de la multiplication.
Pour résoudre ces problèmes, une équipe de l’Université des sciences et technologies électroniques de Chine a conçu avec succès une photodiode à avalanche infrarouge (APD) à super-réseau de classe II (T2SL) hautes performances. Les chercheurs ont utilisé le taux de recombinaison inférieur de la couche absorbante InAs/InAsSb T2SL pour réduire le courant d’obscurité. Dans le même temps, AlAsSb avec une faible valeur k est utilisé comme couche multiplicatrice pour supprimer le bruit du dispositif tout en conservant un gain suffisant. Cette conception constitue une solution prometteuse pour promouvoir le développement de la technologie de détection infrarouge à ondes longues. Le détecteur adopte une conception à plusieurs niveaux et, en ajustant le rapport de composition d'InAs et d'InAsSb, une transition en douceur de la structure de bande est obtenue et les performances du détecteur sont améliorées. En termes de sélection des matériaux et de processus de préparation, cette étude décrit en détail la méthode de croissance et les paramètres de processus du matériau InAs/InAsSb T2SL utilisé pour préparer le détecteur. La détermination de la composition et de l’épaisseur de InAs/InAsSb T2SL est essentielle et un ajustement des paramètres est nécessaire pour atteindre l’équilibre des contraintes. Dans le contexte de la détection infrarouge à ondes longues, pour obtenir la même longueur d'onde de coupure que l'InAs/GaSb T2SL, une période unique InAs/InAsSb T2SL plus épaisse est nécessaire. Cependant, un monocycle plus épais entraîne une diminution du coefficient d’absorption dans le sens de la croissance et une augmentation de la masse effective des trous dans T2SL. Il s’avère que l’ajout d’un composant Sb permet d’obtenir une longueur d’onde de coupure plus longue sans augmenter de manière significative l’épaisseur d’une seule période. Cependant, une composition excessive en Sb peut conduire à une ségrégation des éléments Sb.
Par conséquent, InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL avec le groupe Sb 0,5 a été sélectionné comme couche active d'APD.photodétecteur. InAs/InAsSb T2SL pousse principalement sur des substrats GaSb, le rôle de GaSb dans la gestion des souches doit donc être pris en compte. Essentiellement, atteindre l’équilibre de déformation implique de comparer la constante de réseau moyenne d’un super-réseau pendant une période à la constante de réseau du substrat. Généralement, la déformation de traction dans l'InAs est compensée par la déformation de compression introduite par l'InAsSb, ce qui donne une couche d'InAs plus épaisse que la couche d'InAsSb. Cette étude a mesuré les caractéristiques de réponse photoélectrique du photodétecteur d'avalanche, y compris la réponse spectrale, le courant d'obscurité, le bruit, etc., et a vérifié l'efficacité de la conception de la couche à gradient échelonné. L'effet de multiplication des avalanches du photodétecteur d'avalanche est analysé et la relation entre le facteur de multiplication et la puissance lumineuse incidente, la température et d'autres paramètres est discutée.
FIGUE. (A) Diagramme schématique du photodétecteur APD infrarouge à ondes longues InAs/InAsSb ; (B) Schéma schématique des champs électriques à chaque couche du photodétecteur APD.
Heure de publication : 06 janvier 2025