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 limitations de performance, notamment en termes de sensibilité de détection et de vitesse de réponse. Les matériaux à superréseau de classe II InAs/InAsSb (T2SL) possèdent d'excellentes propriétés photoélectriques et une grande 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 constitue une préoccupation de longue date, limitant considérablement la fiabilité des applications électroniques. Bien que les photodétecteurs à avalanche (photodétecteur APD) présente d'excellentes performances de réponse, mais souffre d'un courant d'obscurité élevé pendant 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 (APD) infrarouge à ondes longues à superréseau de classe II (T2SL) haute performance. Les chercheurs ont exploité le faible taux de recombinaison Auger de la couche absorbante InAs/InAsSb du T2SL pour réduire le courant d'obscurité. Parallèlement, l'AlAsSb, à faible constante diélectrique (k), est utilisé comme couche multiplicatrice afin de supprimer le bruit du dispositif tout en conservant un gain suffisant. Cette conception offre une solution prometteuse pour le développement des technologies de détection infrarouge à ondes longues. Le détecteur adopte une structure à étages étagés ; en ajustant le rapport de composition InAs/InAsSb, une transition progressive de la structure de bande est obtenue, améliorant ainsi les performances du détecteur. Concernant le choix des matériaux et le procédé de fabrication, cette étude décrit en détail la méthode de croissance et les paramètres de traitement du matériau InAs/InAsSb T2SL utilisé pour la fabrication du détecteur. La détermination de la composition et de l'épaisseur des T2SL InAs/InAsSb est cruciale et un ajustement des paramètres est nécessaire pour assurer l'équilibre des contraintes. Dans le cadre de la détection infrarouge à grandes longueurs d'onde, pour obtenir la même longueur d'onde de coupure que les T2SL InAs/GaSb, une période unique de T2SL InAs/InAsSb plus épaisse est requise. Cependant, une monocouche plus épaisse entraîne une diminution du coefficient d'absorption dans le sens de la croissance et une augmentation de la masse effective des trous dans le T2SL. Il a été constaté que l'ajout d'antimoine permet d'atteindre une longueur d'onde de coupure plus élevée sans augmenter significativement l'épaisseur de la période unique. Toutefois, une teneur excessive en antimoine peut conduire à une ségrégation de cet élément.
Par conséquent, la couche active de la diode à avalanche (APD) a été sélectionnée sous la forme InAs/InAs0,5Sb0,5 T2SL avec un groupe Sb de 0,5.photodétecteurLes superréseaux de type II (T2SL) InAs/InAsSb croissent principalement sur des substrats de GaSb ; il est donc nécessaire de prendre en compte le rôle de GaSb dans la gestion des contraintes. L’obtention d’un équilibre des contraintes repose essentiellement sur la comparaison du paramètre de maille moyen d’une période du superréseau avec celui du substrat. Généralement, la contrainte de traction dans l’InAs est compensée par la contrainte de compression induite par l’InAsSb, ce qui se traduit par une couche d’InAs plus épaisse que la couche d’InAsSb. Cette étude a mesuré les caractéristiques de réponse photoélectrique du photodétecteur à avalanche, notamment la réponse spectrale, le courant d’obscurité et le bruit, et a vérifié l’efficacité de la conception à gradient de couches étagé. L’effet de multiplication par avalanche du photodétecteur a été analysé, et la relation entre le facteur de multiplication et la puissance lumineuse incidente, la température et d’autres paramètres a été étudiée.
FIG. (A) Schéma du photodétecteur APD infrarouge à ondes longues InAs/InAsSb ; (B) Schéma des champs électriques à chaque couche du photodétecteur APD.
Date de publication : 6 janvier 2025