ການຄົ້ນຄວ້າຫລ້າສຸດຂອງ avalanche photodetector

ການຄົ້ນຄວ້າຫລ້າສຸດຂອງເຄື່ອງກວດຈັບພາບຫິມະ avalanche

ເຕັກໂນໂລຍີການຊອກຄົ້ນຫາອິນຟາເລດຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນການກວດສອບທາງທະຫານ, ການຕິດຕາມສິ່ງແວດລ້ອມ, ການວິນິດໄສທາງການແພດແລະຂົງເຂດອື່ນໆ. ເຄື່ອງກວດຈັບອິນຟາເລດແບບດັ້ງເດີມມີຂໍ້ຈໍາກັດບາງຢ່າງໃນການປະຕິບັດ, ເຊັ່ນ: ຄວາມອ່ອນໄຫວໃນການກວດສອບ, ຄວາມໄວຕອບສະຫນອງແລະອື່ນໆ. ວັດສະດຸ InAs/InAsSb Class II superlattice (T2SL) ມີຄຸນສົມບັດ photoelectric ທີ່ດີເລີດ ແລະການປັບປ່ຽນໄດ້, ເຮັດໃຫ້ມັນເຫມາະສົມສໍາລັບເຄື່ອງກວດຈັບ infrared ຄື້ນຍາວ (LWIR). ບັນຫາການຕອບສະຫນອງທີ່ອ່ອນແອໃນການກວດສອບ infrared ຄື້ນຍາວແມ່ນເປັນຄວາມກັງວົນສໍາລັບເວລາດົນນານ, ເຊິ່ງຈໍາກັດຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖືຂອງຄໍາຮ້ອງສະຫມັກອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ. ເຖິງແມ່ນວ່າ avalanche photodetector (ເຄື່ອງກວດຈັບພາບ APD) ມີການປະຕິບັດການຕອບສະຫນອງທີ່ດີເລີດ, ມັນທົນທຸກຈາກກະແສຊ້ໍາສູງໃນລະຫວ່າງການຄູນ.

ເພື່ອແກ້ໄຂບັນຫາເຫຼົ່ານີ້, ທີມງານຈາກມະຫາວິທະຍາໄລວິທະຍາສາດແລະເຕັກໂນໂລຢີເອເລັກໂຕຣນິກຂອງຈີນໄດ້ປະສົບຜົນສໍາເລັດໃນການອອກແບບອຸປະກອນທີ່ມີປະສິດຕິພາບສູງ Class II superlattice (T2SL) long-wave infrared avalanche photodiode (APD). ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ນໍາໃຊ້ອັດຕາການປະສົມໃຫມ່ຂອງ auger ຕ່ໍາຂອງຊັ້ນດູດຊຶມ InAs/InAsSb T2SL ເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນກະແສຊ້ໍາ. ໃນເວລາດຽວກັນ, AlAsSb ທີ່ມີຄ່າ k ຕ່ໍາຖືກນໍາໃຊ້ເປັນຊັ້ນຕົວຄູນເພື່ອສະກັດກັ້ນສິ່ງລົບກວນຂອງອຸປະກອນໃນຂະນະທີ່ຮັກສາການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງພຽງພໍ. ການອອກແບບນີ້ສະຫນອງການແກ້ໄຂທີ່ດີສໍາລັບການສົ່ງເສີມການພັດທະນາເຕັກໂນໂລຊີການກວດສອບ infrared ຄື້ນຍາວ. ເຄື່ອງກວດຈັບໄດ້ຮັບຮອງເອົາການອອກແບບຂັ້ນໄດ, ແລະໂດຍການປັບອັດຕາສ່ວນອົງປະກອບຂອງ InAs ແລະ InAsSb, ການຫັນປ່ຽນຂອງໂຄງສ້າງແຖບແມ່ນບັນລຸໄດ້, ແລະປະສິດທິພາບຂອງເຄື່ອງກວດຈັບໄດ້ຖືກປັບປຸງ. ໃນແງ່ຂອງການຄັດເລືອກວັດສະດຸແລະຂະບວນການກະກຽມ, ການສຶກສານີ້ອະທິບາຍລາຍລະອຽດວິທີການເຕີບໃຫຍ່ແລະຕົວກໍານົດການຂະບວນການຂອງວັດສະດຸ InAs/InAsSb T2SL ທີ່ໃຊ້ໃນການກະກຽມເຄື່ອງກວດ. ການກໍານົດອົງປະກອບແລະຄວາມຫນາຂອງ InAs/InAsSb T2SL ແມ່ນສໍາຄັນແລະການປັບຕົວພາລາມິເຕີແມ່ນຈໍາເປັນເພື່ອບັນລຸຄວາມສົມດຸນຂອງຄວາມກົດດັນ. ໃນສະພາບການຂອງການກວດຫາອິນຟຣາເຣດໃນຄື້ນຍາວ, ເພື່ອບັນລຸຄວາມຍາວຂອງຄື້ນທີ່ຕັດອອກຄືກັນກັບ InAs/GaSb T2SL, ຕ້ອງໃຊ້ໄລຍະດຽວຂອງ InAs/InAsSb T2SL ທີ່ໜາກວ່າ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, monocycle ຫນາເຮັດໃຫ້ການຫຼຸດລົງຂອງຄ່າສໍາປະສິດການດູດຊຶມໃນທິດທາງການຂະຫຍາຍຕົວແລະການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງມະຫາຊົນປະສິດທິພາບຂອງຮູໃນ T2SL. ມັນໄດ້ຖືກພົບເຫັນວ່າການເພີ່ມອົງປະກອບ Sb ສາມາດບັນລຸຄວາມຍາວຂອງຄື້ນທີ່ຍາວກວ່າໂດຍບໍ່ມີການເພີ່ມຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງໄລຍະເວລາດຽວ. ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ອົງປະກອບ Sb ຫຼາຍເກີນໄປອາດຈະນໍາໄປສູ່ການແຍກອົງປະກອບ Sb.

ດັ່ງນັ້ນ, InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL ກັບກຸ່ມ Sb 0.5 ຖືກເລືອກເປັນຊັ້ນການເຄື່ອນໄຫວຂອງ APD.ເຄື່ອງກວດຈັບພາບ. InAs/InAsSb T2SL ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນຈະເລີນເຕີບໂຕຢູ່ໃນຊັ້ນຍ່ອຍ GaSb, ດັ່ງນັ້ນບົດບາດຂອງ GaSb ໃນການຄຸ້ມຄອງສາຍພັນຕ້ອງໄດ້ຮັບການພິຈາລະນາ. ໂດຍພື້ນຖານແລ້ວ, ການບັນລຸຄວາມສົມດຸນຂອງສາຍພັນກ່ຽວຂ້ອງກັບການປຽບທຽບຄ່າຄົງທີ່ຂອງເສັ້ນດ່າງສະເລ່ຍຂອງ superlattice ສໍາລັບໄລຍະເວລາຫນຶ່ງກັບຄວາມຄົງທີ່ເສັ້ນດ່າງຂອງ substrate. ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວ, ຄວາມກົດດັນ tensile ໃນ InAs ແມ່ນໄດ້ຮັບການຊົດເຊີຍໂດຍການບີບອັດທີ່ແນະນໍາໂດຍ InAsSb, ເຮັດໃຫ້ຊັ້ນ InAs ຫນາກວ່າຊັ້ນ InAsSb. ການສຶກສານີ້ໄດ້ວັດແທກຄຸນລັກສະນະການຕອບສະ ໜອງ ຂອງ photoelectric ຂອງເຄື່ອງກວດຈັບ avalanche, ລວມທັງການຕອບສະ ໜອງ spectral, ກະແສມືດ, ສຽງລົບກວນ, ແລະອື່ນໆ, ແລະກວດສອບປະສິດທິພາບຂອງການອອກແບບຊັ້ນ gradient ແບບກ້າວກະໂດດ. ຜົນກະທົບການຄູນຂອງ avalanche ຂອງ photodetector avalanche ໄດ້ຖືກວິເຄາະ, ແລະຄວາມສໍາພັນລະຫວ່າງປັດໄຈການຄູນແລະພະລັງງານແສງສະຫວ່າງເຫດການ, ອຸນຫະພູມແລະຕົວກໍານົດການອື່ນໆແມ່ນສົນທະນາ.

ຮູບ. (A) ແຜນວາດແຜນພາບຂອງ InAs/InAsSb infrared photodetector APD ຄື້ນຍາວ; (B) ແຜນວາດແຜນວາດຂອງທົ່ງໄຟຟ້າໃນແຕ່ລະຊັ້ນຂອງເຄື່ອງກວດຈັບພາບຖ່າຍ APD.