हिमस्खलन फोटोडिटेक्टरचे नवीनतम संशोधन

नवीनतम संशोधनहिमस्खलन फोटोडिटेक्टर

इन्फ्रारेड डिटेक्शन तंत्रज्ञानाचा वापर लष्करी टोही, पर्यावरणीय देखरेख, वैद्यकीय निदान आणि इतर क्षेत्रांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर केला जातो. पारंपारिक इन्फ्रारेड डिटेक्टरच्या कामगिरीमध्ये काही मर्यादा असतात, जसे की डिटेक्शन संवेदनशीलता, प्रतिसाद गती इत्यादी. InAs/InAsSb क्लास II सुपरलॅटिस (T2SL) मटेरियलमध्ये उत्कृष्ट फोटोइलेक्ट्रिक गुणधर्म आणि ट्युनेबिलिटी असते, ज्यामुळे ते लाँग-वेव्ह इन्फ्रारेड (LWIR) डिटेक्टरसाठी आदर्श बनतात. लाँग वेव्ह इन्फ्रारेड डिटेक्शनमध्ये कमकुवत प्रतिसादाची समस्या बर्‍याच काळापासून चिंतेचा विषय आहे, जी इलेक्ट्रॉनिक उपकरण अनुप्रयोगांची विश्वासार्हता मोठ्या प्रमाणात मर्यादित करते. जरी हिमस्खलन फोटोडिटेक्टर (एपीडी फोटोडिटेक्टर) मध्ये उत्कृष्ट प्रतिसाद कार्यक्षमता आहे, गुणाकार करताना ते उच्च गडद प्रवाहाचा सामना करते.

या समस्या सोडवण्यासाठी, चीनच्या इलेक्ट्रॉनिक सायन्स अँड टेक्नॉलॉजी विद्यापीठाच्या एका पथकाने उच्च-कार्यक्षमता वर्ग II सुपरलॅटिस (T2SL) लाँग-वेव्ह इन्फ्रारेड हिमस्खलन फोटोडायोड (APD) यशस्वीरित्या डिझाइन केले आहे. संशोधकांनी गडद प्रवाह कमी करण्यासाठी InAs/InAsSb T2SL शोषक थराच्या खालच्या ऑगर रीकॉम्बिनेशन रेटचा वापर केला. त्याच वेळी, पुरेसा फायदा राखताना डिव्हाइसचा आवाज दाबण्यासाठी कमी k मूल्यासह AlAsSb गुणक थर म्हणून वापरला जातो. हे डिझाइन लाँग वेव्ह इन्फ्रारेड डिटेक्शन तंत्रज्ञानाच्या विकासाला चालना देण्यासाठी एक आशादायक उपाय प्रदान करते. डिटेक्टर स्टेप्ड टायर्ड डिझाइनचा अवलंब करतो आणि InAs आणि InAsSb चे कंपोझिशन रेशो समायोजित करून, बँड स्ट्रक्चरचे गुळगुळीत संक्रमण साध्य केले जाते आणि डिटेक्टरची कार्यक्षमता सुधारली जाते. मटेरियल निवड आणि तयारी प्रक्रियेच्या बाबतीत, हा अभ्यास डिटेक्टर तयार करण्यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या InAs/InAsSb T2SL मटेरियलच्या वाढीच्या पद्धती आणि प्रक्रिया पॅरामीटर्सचे तपशीलवार वर्णन करतो. InAs/InAsSb T2SL ची रचना आणि जाडी निश्चित करणे महत्वाचे आहे आणि ताण संतुलन साध्य करण्यासाठी पॅरामीटर समायोजन आवश्यक आहे. लाँग-वेव्ह इन्फ्रारेड डिटेक्शनच्या संदर्भात, InAs/GaSb T2SL सारखीच कट-ऑफ तरंगलांबी साध्य करण्यासाठी, जाड InAs/InAsSb T2SL सिंगल पीरियड आवश्यक आहे. तथापि, जाड मोनोसायकलमुळे वाढीच्या दिशेने शोषण गुणांक कमी होतो आणि T2SL मधील छिद्रांच्या प्रभावी वस्तुमानात वाढ होते. असे आढळून आले आहे की Sb घटक जोडल्याने सिंगल पीरियड जाडी लक्षणीयरीत्या न वाढवता जास्त कटऑफ तरंगलांबी साध्य करता येते. तथापि, जास्त Sb रचना Sb घटकांचे पृथक्करण होऊ शकते.

म्हणून, APD चा सक्रिय थर म्हणून Sb गट 0.5 सह InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL निवडण्यात आला.फोटोडिटेक्टर. InAs/InAsSb T2SL प्रामुख्याने GaSb सब्सट्रेट्सवर वाढते, म्हणून स्ट्रेन व्यवस्थापनात GaSb ची भूमिका विचारात घेणे आवश्यक आहे. मूलतः, स्ट्रेन समतोल साध्य करण्यासाठी एका कालावधीसाठी सुपरलॅटिसच्या सरासरी जाळी स्थिरांकाची सब्सट्रेटच्या जाळी स्थिरांकाशी तुलना करणे समाविष्ट आहे. साधारणपणे, InAs मधील तन्य ताण InAsSb द्वारे सादर केलेल्या संकुचित ताणाद्वारे भरपाई केली जाते, परिणामी InAsSb थरापेक्षा जाड InAs थर तयार होतो. या अभ्यासात हिमस्खलन फोटोडिटेक्टरच्या फोटोइलेक्ट्रिक प्रतिसाद वैशिष्ट्यांचे मोजमाप केले गेले, ज्यामध्ये वर्णक्रमीय प्रतिसाद, गडद प्रवाह, आवाज इत्यादींचा समावेश आहे आणि स्टेप्ड ग्रेडियंट लेयर डिझाइनची प्रभावीता सत्यापित केली गेली. हिमस्खलन फोटोडिटेक्टरच्या हिमस्खलन गुणाकार परिणामाचे विश्लेषण केले गेले आहे आणि गुणाकार घटक आणि घटना प्रकाश शक्ती, तापमान आणि इतर पॅरामीटर्समधील संबंधांवर चर्चा केली आहे.

आकृती: (अ) InAs/InAsSb लाँग-वेव्ह इन्फ्रारेड APD फोटोडिटेक्टरचा योजनाबद्ध आकृती; (ब) APD फोटोडिटेक्टरच्या प्रत्येक थरावरील विद्युत क्षेत्रांचा योजनाबद्ध आकृती.