हिमस्खलन फोटोडिटेक्टर का नवीनतम शोध

नवीनतम शोधहिमस्खलन फोटोडिटेक्टर

अवरक्त संसूचन तकनीक का व्यापक रूप से सैन्य सर्वेक्षण, पर्यावरण निगरानी, ​​चिकित्सा निदान और अन्य क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है। पारंपरिक अवरक्त संसूचकों की कार्यक्षमता में कुछ सीमाएँ होती हैं, जैसे संसूचन संवेदनशीलता, प्रतिक्रिया गति आदि। InAs/InAsSb वर्ग II सुपरलैटिस (T2SL) पदार्थों में उत्कृष्ट प्रकाश-विद्युत गुण और ट्यूनेबिलिटी होती है, जो उन्हें दीर्घ-तरंग अवरक्त (LWIR) संसूचकों के लिए आदर्श बनाती है। दीर्घ-तरंग अवरक्त संसूचन में कमज़ोर प्रतिक्रिया की समस्या लंबे समय से चिंता का विषय रही है, जो इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के अनुप्रयोगों की विश्वसनीयता को बहुत सीमित करती है। यद्यपि हिमस्खलन प्रकाश संसूचक (एपीडी फोटोडिटेक्टर) में उत्कृष्ट प्रतिक्रिया प्रदर्शन है, यह गुणन के दौरान उच्च डार्क करंट से ग्रस्त है।

इन समस्याओं के समाधान हेतु, चीन के इलेक्ट्रॉनिक विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय की एक टीम ने एक उच्च-प्रदर्शन श्रेणी II सुपरलैटिस (T2SL) दीर्घ-तरंग अवरक्त हिमस्खलन फोटोडायोड (APD) का सफलतापूर्वक डिज़ाइन तैयार किया है। शोधकर्ताओं ने डार्क करंट को कम करने के लिए InAs/InAsSb T2SL अवशोषक परत की निम्न बरमा पुनर्संयोजन दर का उपयोग किया। साथ ही, पर्याप्त लाभ बनाए रखते हुए उपकरण शोर को दबाने के लिए निम्न k मान वाले AlAsSb का उपयोग गुणक परत के रूप में किया जाता है। यह डिज़ाइन दीर्घ-तरंग अवरक्त संसूचन तकनीक के विकास को बढ़ावा देने के लिए एक आशाजनक समाधान प्रदान करता है। डिटेक्टर एक चरणबद्ध स्तरीय डिज़ाइन को अपनाता है, और InAs और InAsSb के संघटन अनुपात को समायोजित करके, बैंड संरचना का सुचारु संक्रमण प्राप्त किया जाता है, और डिटेक्टर के प्रदर्शन में सुधार होता है। सामग्री चयन और तैयारी प्रक्रिया के संदर्भ में, यह अध्ययन डिटेक्टर तैयार करने के लिए प्रयुक्त InAs/InAsSb T2SL सामग्री की वृद्धि विधि और प्रक्रिया मापदंडों का विस्तार से वर्णन करता है। InAs/InAsSb T2SL की संरचना और मोटाई का निर्धारण महत्वपूर्ण है और प्रतिबल संतुलन प्राप्त करने के लिए पैरामीटर समायोजन आवश्यक है। दीर्घ-तरंग अवरक्त संसूचन के संदर्भ में, InAs/GaSb T2SL के समान कट-ऑफ तरंगदैर्ध्य प्राप्त करने के लिए, एक मोटे InAs/InAsSb T2SL एकल आवर्त की आवश्यकता होती है। हालाँकि, मोटे मोनोसाइकिल के परिणामस्वरूप वृद्धि की दिशा में अवशोषण गुणांक में कमी आती है और T2SL में छिद्रों के प्रभावी द्रव्यमान में वृद्धि होती है। यह पाया गया है कि Sb घटक मिलाने से एकल आवर्त की मोटाई में उल्लेखनीय वृद्धि किए बिना लंबी कट-ऑफ तरंगदैर्ध्य प्राप्त की जा सकती है। हालाँकि, अत्यधिक Sb संरचना Sb तत्वों के पृथक्करण का कारण बन सकती है।

इसलिए, Sb समूह 0.5 के साथ InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL को APD की सक्रिय परत के रूप में चुना गयाफोटोडिटेक्टरInAs/InAsSb T2SL मुख्य रूप से GaSb सबस्ट्रेट्स पर बढ़ता है, इसलिए स्ट्रेन प्रबंधन में GaSb की भूमिका पर विचार करने की आवश्यकता है। अनिवार्य रूप से, स्ट्रेन संतुलन प्राप्त करने में एक अवधि के लिए सुपरलैटिस के औसत जाली स्थिरांक की तुलना सब्सट्रेट के जाली स्थिरांक से करना शामिल है। आम तौर पर, InAs में तन्य तनाव को InAsSb द्वारा पेश किए गए संपीड़न तनाव से मुआवजा दिया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप InAsSb परत की तुलना में एक मोटी InAs परत होती है। इस अध्ययन ने हिमस्खलन फोटोडिटेक्टर की फोटोइलेक्ट्रिक प्रतिक्रिया विशेषताओं को मापा, जिसमें स्पेक्ट्रल प्रतिक्रिया, डार्क करंट, शोर आदि शामिल हैं, और चरणबद्ध ढाल परत डिजाइन की प्रभावशीलता को सत्यापित किया। हिमस्खलन फोटोडिटेक्टर के हिमस्खलन गुणन प्रभाव का विश्लेषण किया गया है

चित्र (ए) InAs/InAsSb दीर्घ-तरंग अवरक्त एपीडी फोटोडिटेक्टर का योजनाबद्ध आरेख; (बी) एपीडी फोटोडिटेक्टर की प्रत्येक परत पर विद्युत क्षेत्र का योजनाबद्ध आरेख।