हिमस्खलन फोटोडिटेक्टरको पछिल्लो अनुसन्धान

पछिल्लो अनुसन्धानलेहिमस्खलन फोटोडिटेक्टर

इन्फ्रारेड पत्ता लगाउने प्रविधि सैन्य जासुसी, वातावरणीय अनुगमन, चिकित्सा निदान र अन्य क्षेत्रहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। परम्परागत इन्फ्रारेड डिटेक्टरहरूको प्रदर्शनमा केही सीमितताहरू हुन्छन्, जस्तै पत्ता लगाउने संवेदनशीलता, प्रतिक्रिया गति र यस्तै। InAs/InAsSb कक्षा II सुपरल्याटिस (T2SL) सामग्रीहरूमा उत्कृष्ट फोटोइलेक्ट्रिक गुणहरू र ट्युनेबिलिटी हुन्छ, जसले तिनीहरूलाई लामो-तरंग इन्फ्रारेड (LWIR) डिटेक्टरहरूको लागि आदर्श बनाउँछ। लामो तरंग इन्फ्रारेड पत्ता लगाउनेमा कमजोर प्रतिक्रियाको समस्या लामो समयदेखि चिन्ताको विषय बनेको छ, जसले इलेक्ट्रोनिक उपकरण अनुप्रयोगहरूको विश्वसनीयतालाई धेरै सीमित गर्दछ। यद्यपि हिमस्खलन फोटोडिटेक्टर (APD फोटोडिटेक्टर) मा उत्कृष्ट प्रतिक्रिया प्रदर्शन छ, गुणनको समयमा यो उच्च अँध्यारो प्रवाहबाट ग्रस्त छ।

यी समस्याहरू समाधान गर्न, चीनको इलेक्ट्रोनिक विज्ञान र प्रविधि विश्वविद्यालयको टोलीले उच्च-प्रदर्शन कक्षा II सुपरल्याटिस (T2SL) लामो-तरंग इन्फ्रारेड हिमस्खलन फोटोडायोड (APD) सफलतापूर्वक डिजाइन गरेको छ। अनुसन्धानकर्ताहरूले अँध्यारो प्रवाह कम गर्न InAs/InAsSb T2SL अवशोषक तहको तल्लो औगर पुनर्संयोजन दर प्रयोग गरे। एकै समयमा, कम k मान भएको AlAsSb लाई पर्याप्त लाभ कायम राख्दै उपकरणको आवाजलाई दबाउन गुणक तहको रूपमा प्रयोग गरिन्छ। यो डिजाइनले लामो तरंग इन्फ्रारेड पत्ता लगाउने प्रविधिको विकासलाई प्रवर्द्धन गर्न एक आशाजनक समाधान प्रदान गर्दछ। डिटेक्टरले चरणबद्ध स्तरीय डिजाइन अपनाउँछ, र InAs र InAsSb को संरचना अनुपात समायोजन गरेर, ब्यान्ड संरचनाको सहज संक्रमण प्राप्त हुन्छ, र डिटेक्टरको कार्यसम्पादन सुधार हुन्छ। सामग्री चयन र तयारी प्रक्रियाको सन्दर्भमा, यो अध्ययनले डिटेक्टर तयार गर्न प्रयोग गरिने InAs/InAsSb T2SL सामग्रीको वृद्धि विधि र प्रक्रिया प्यारामिटरहरूको विस्तृत रूपमा वर्णन गर्दछ। InAs/InAsSb T2SL को संरचना र मोटाई निर्धारण गर्नु महत्त्वपूर्ण छ र तनाव सन्तुलन प्राप्त गर्न प्यारामिटर समायोजन आवश्यक छ। लामो-तरंग इन्फ्रारेड पत्ता लगाउने सन्दर्भमा, InAs/GaSb T2SL जस्तै कट-अफ तरंगदैर्ध्य प्राप्त गर्न, बाक्लो InAs/InAsSb T2SL एकल अवधि आवश्यक छ। यद्यपि, बाक्लो मोनोसाइकलले वृद्धिको दिशामा अवशोषण गुणांकमा कमी र T2SL मा प्वालहरूको प्रभावकारी द्रव्यमानमा वृद्धि निम्त्याउँछ। यो पाइयो कि Sb कम्पोनेन्ट थप्दा एकल अवधि मोटाई उल्लेखनीय रूपमा नबढाई लामो कटअफ तरंगदैर्ध्य प्राप्त गर्न सकिन्छ। यद्यपि, अत्यधिक Sb संरचनाले Sb तत्वहरूको अलगाव निम्त्याउन सक्छ।

त्यसकारण, Sb समूह ०.५ भएको InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL लाई APD को सक्रिय तहको रूपमा चयन गरिएको थियो।फोटोडिटेक्टर। InAs/InAsSb T2SL मुख्यतया GaSb सब्सट्रेटहरूमा बढ्छ, त्यसैले स्ट्रेन व्यवस्थापनमा GaSb को भूमिकालाई विचार गर्न आवश्यक छ। मूलतः, स्ट्रेन सन्तुलन प्राप्त गर्न एक अवधिको लागि सुपरल्याटिसको औसत ल्याटिस स्थिरांकलाई सब्सट्रेटको ल्याटिस स्थिरांकसँग तुलना गर्नु समावेश छ। सामान्यतया, InAs मा रहेको तन्य तनावलाई InAsSb द्वारा प्रस्तुत गरिएको कम्प्रेसिभ स्ट्रेनद्वारा क्षतिपूर्ति गरिन्छ, जसको परिणामस्वरूप InAsSb तह भन्दा बाक्लो InAs तह हुन्छ। यस अध्ययनले हिमस्खलन फोटोडिटेक्टरको फोटोइलेक्ट्रिक प्रतिक्रिया विशेषताहरू मापन गर्‍यो, जसमा वर्णक्रमीय प्रतिक्रिया, गाढा प्रवाह, आवाज, आदि समावेश थिए, र स्टेप्ड ग्रेडियन्ट तह डिजाइनको प्रभावकारिता प्रमाणित गरियो। हिमस्खलन फोटोडिटेक्टरको हिमस्खलन गुणन प्रभावको विश्लेषण गरिएको छ, र गुणन कारक र घटना प्रकाश शक्ति, तापक्रम र अन्य प्यारामिटरहरू बीचको सम्बन्धको बारेमा छलफल गरिएको छ।

चित्र: (क) InAs/InAsSb लामो-तरंग इन्फ्रारेड APD फोटोडिटेक्टरको योजनाबद्ध रेखाचित्र; (ख) APD फोटोडिटेक्टरको प्रत्येक तहमा विद्युतीय क्षेत्रहरूको योजनाबद्ध रेखाचित्र।