हिमस्खलन फोटोडिटेक्टरचे नवीनतम संशोधन

चे नवीनतम संशोधनहिमस्खलन फोटोडिटेक्टर

इन्फ्रारेड डिटेक्शन टेक्नॉलॉजी मोठ्या प्रमाणावर लष्करी टोपण, पर्यावरण निरीक्षण, वैद्यकीय निदान आणि इतर क्षेत्रात वापरली जाते. पारंपारिक इन्फ्रारेड डिटेक्टरच्या कार्यक्षमतेमध्ये काही मर्यादा आहेत, जसे की शोध संवेदनशीलता, प्रतिसाद गती आणि असेच. InAs/InAsSb वर्ग II सुपरलॅटिस (T2SL) मटेरियलमध्ये उत्कृष्ट फोटोइलेक्ट्रिक गुणधर्म आणि ट्युनेबिलिटी असते, ज्यामुळे ते लाँग-वेव्ह इन्फ्रारेड (LWIR) डिटेक्टरसाठी आदर्श बनतात. लाँग वेव्ह इन्फ्रारेड डिटेक्शनमधील कमकुवत प्रतिसादाची समस्या बर्याच काळापासून चिंतेची बाब आहे, जी इलेक्ट्रॉनिक उपकरण अनुप्रयोगांच्या विश्वासार्हतेला मोठ्या प्रमाणात मर्यादित करते. जरी हिमस्खलन फोटोडिटेक्टर (एपीडी फोटोडिटेक्टर) ची उत्कृष्ट प्रतिसाद कार्यक्षमता आहे, गुणाकार दरम्यान उच्च गडद प्रवाहाचा त्रास होतो.

या समस्यांचे निराकरण करण्यासाठी, चीनच्या इलेक्ट्रॉनिक सायन्स अँड टेक्नॉलॉजी विद्यापीठाच्या टीमने उच्च-कार्यक्षमता वर्ग II सुपरलॅटिस (T2SL) लाँग-वेव्ह इन्फ्रारेड हिमस्खलन फोटोडिओड (APD) यशस्वीरित्या डिझाइन केले आहे. गडद प्रवाह कमी करण्यासाठी संशोधकांनी InAs/InAsSb T2SL शोषक थराचा कमी औगर पुनर्संयोजन दर वापरला. त्याच वेळी, पुरेसा फायदा राखून ठेवत डिव्हाइस आवाज दाबण्यासाठी कमी k मूल्यासह AlAsSb गुणक स्तर 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 च्या रचना गुणोत्तर समायोजित करून, बँड संरचनेचे गुळगुळीत संक्रमण साध्य केले जाते, आणि डिटेक्टरची कार्यक्षमता सुधारली जाते. सामग्रीची निवड आणि तयारी प्रक्रियेच्या बाबतीत, हा अभ्यास डिटेक्टर तयार करण्यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या InAs/InAsSb T2SL सामग्रीच्या वाढीच्या पद्धती आणि प्रक्रिया पॅरामीटर्सचे तपशीलवार वर्णन करतो. InAs/InAsSb T2SL ची रचना आणि जाडी निश्चित करणे महत्वाचे आहे आणि तणाव संतुलन साधण्यासाठी पॅरामीटर समायोजन आवश्यक आहे. लाँग-वेव्ह इन्फ्रारेड डिटेक्शनच्या संदर्भात, InAs/GaSb T2SL सारखीच कट-ऑफ तरंगलांबी प्राप्त करण्यासाठी, एक जाड InAs/InAsSb T2SL सिंगल कालावधी 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 पीरियडची जाडी लक्षणीयरीत्या न वाढवता जास्त कटऑफ तरंगलांबी प्राप्त होऊ शकते. तथापि, जास्त प्रमाणात Sb रचनेमुळे Sb घटकांचे पृथक्करण होऊ शकते.

म्हणून, Sb गट 0.5 सह InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL APD चा सक्रिय स्तर म्हणून निवडला गेला.फोटोडिटेक्टर. InAs/InAsSb T2SL मुख्यत्वे GaSb सब्सट्रेट्सवर वाढते, त्यामुळे स्ट्रेन मॅनेजमेंटमध्ये GaSb ची भूमिका विचारात घेणे आवश्यक आहे. मूलत:, ताण समतोल साधण्यासाठी एका कालावधीसाठी सुपरलॅटिसच्या सरासरी जाळी स्थिरांकाची सब्सट्रेटच्या जाळी स्थिरांकाशी तुलना करणे समाविष्ट आहे. सामान्यतः, InAs मधील तन्य ताणाची भरपाई InAsSb द्वारे सादर केलेल्या कॉम्प्रेसिव्ह स्ट्रेनद्वारे केली जाते, परिणामी InAs थर InAsSb थरापेक्षा जाड होतो. या अभ्यासाने स्पेक्ट्रल प्रतिसाद, गडद प्रवाह, आवाज इत्यादींसह हिमस्खलन फोटोडिटेक्टरची फोटोइलेक्ट्रिक प्रतिसाद वैशिष्ट्ये मोजली आणि स्टेप्ड ग्रेडियंट लेयर डिझाइनची प्रभावीता सत्यापित केली. हिमस्खलन फोटोडिटेक्टरच्या हिमस्खलन गुणाकार प्रभावाचे विश्लेषण केले जाते आणि गुणाकार घटक आणि घटना प्रकाश शक्ती, तापमान आणि इतर मापदंड यांच्यातील संबंधांवर चर्चा केली जाते.

अंजीर. (A) InAs/InAsSb लाँग-वेव्ह इन्फ्रारेड APD फोटोडिटेक्टरचे योजनाबद्ध आकृती; (बी) एपीडी फोटोडिटेक्टरच्या प्रत्येक स्तरावरील विद्युत क्षेत्रांचे योजनाबद्ध आकृती.