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, notamment en termes de sensibilité de détection et de temps de réponse. Les matériaux à super-réseau InAs/InAsSb de classe II (T2SL) présentent d'excellentes propriétés photoélectriques et une excellente accordabilité, ce qui les rend idéaux pour les détecteurs infrarouges à ondes longues (LWIR). La faible réponse en détection infrarouge à ondes longues est une préoccupation de longue date, ce qui limite considérablement la fiabilité des applications électroniques. Bien que le photodétecteur à avalanche (Photodétecteur APD) a d'excellentes performances de réponse, il 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 une photodiode à avalanche infrarouge à ondes longues (APD) à super-réseau de classe II (T2SL) hautes performances. Les chercheurs ont exploité le faible taux de recombinaison Auger de la couche absorbante InAs/InAsSb T2SL pour réduire le courant d'obscurité. Parallèlement, l'AlAsSb à faible valeur k est utilisé comme couche multiplicatrice pour supprimer le bruit du dispositif tout en maintenant un gain suffisant. Cette conception offre 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 InAs/InAsSb, une transition fluide de la structure de bande est obtenue et les performances du détecteur sont améliorées. Concernant le choix et le processus de préparation des matériaux, cette étude décrit en détail la méthode de croissance et les paramètres du matériau InAs/InAsSb T2SL utilisé pour la préparation du détecteur. La détermination de la composition et de l'épaisseur du T2SL InAs/InAsSb est cruciale et un ajustement des paramètres est nécessaire pour équilibrer les contraintes. Dans le contexte de la détection infrarouge à ondes longues, pour obtenir la même longueur d'onde de coupure que le T2SL InAs/GaSb, une monopériode 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 le T2SL. Il a été constaté que l'ajout de Sb permet d'obtenir une longueur d'onde de coupure plus longue sans augmenter significativement l'épaisseur de la monopériode. Cependant, une composition excessive en Sb peut entraîner une ségrégation des éléments Sb.
Par conséquent, InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL avec le groupe Sb 0.5 a été sélectionné comme couche active de l'APDphotodétecteurLe T2SL InAs/InAsSb croît principalement sur des substrats GaSb ; le rôle du GaSb dans la gestion des contraintes doit donc être pris en compte. Pour atteindre l'équilibre des contraintes, il faut comparer la constante de réseau moyenne d'un super-réseau pour une période à la constante de réseau du substrat. Généralement, la contrainte de traction dans l'InAs est compensée par la contrainte 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 à avalanche, notamment la réponse spectrale, le courant d'obscurité, le bruit, etc., et a vérifié l'efficacité de la conception de la couche à gradient étagé. L'effet de multiplication des avalanches du photodétecteur à avalanche est analysé, et la relation entre le facteur de multiplication et la puissance lumineuse incidente, la température et d'autres paramètres est discutée.
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 : 06/01/2025