हिमस्खलन फोटोडिटेक्टर का नवीनतम अनुसंधान

नवीनतम शोधहिमस्खलन फोटो डिटेक्टर

इन्फ्रारेड डिटेक्शन तकनीक का व्यापक रूप से सैन्य टोही, पर्यावरण निगरानी, ​​चिकित्सा निदान और अन्य क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है। पारंपरिक इन्फ्रारेड डिटेक्टरों के प्रदर्शन में कुछ सीमाएँ हैं, जैसे कि डिटेक्शन संवेदनशीलता, प्रतिक्रिया गति और इसी तरह की अन्य चीज़ें। InAs/InAsSb क्लास II सुपरलैटिस (T2SL) सामग्रियों में बेहतरीन फोटोइलेक्ट्रिक गुण और ट्यूनेबिलिटी होती है, जो उन्हें लॉन्ग-वेव इन्फ्रारेड (LWIR) डिटेक्टरों के लिए आदर्श बनाती है। लॉन्ग वेव इन्फ्रारेड डिटेक्शन में कमज़ोर प्रतिक्रिया की समस्या लंबे समय से चिंता का विषय रही है, जो इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस अनुप्रयोगों की विश्वसनीयता को बहुत सीमित करती है। हालांकि हिमस्खलन फोटोडिटेक्टर (एपीडी फोटोडिटेक्टर) में उत्कृष्ट प्रतिक्रिया प्रदर्शन है, यह गुणन के दौरान उच्च डार्क करंट से ग्रस्त है।

इन समस्याओं को हल करने के लिए, चीन के इलेक्ट्रॉनिक विज्ञान और प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय की एक टीम ने सफलतापूर्वक एक उच्च-प्रदर्शन वर्ग II सुपरलैटिस (T2SL) लंबी-तरंग अवरक्त हिमस्खलन फोटोडियोड (APD) डिजाइन किया है। शोधकर्ताओं ने डार्क करंट को कम करने के लिए InAs/InAsSb T2SL अवशोषक परत की निचली बरमा पुनर्संयोजन दर का उपयोग किया। उसी समय, कम k मान वाले AlAsSb का उपयोग पर्याप्त लाभ बनाए रखते हुए डिवाइस के शोर को दबाने के लिए गुणक परत के रूप में किया जाता है। यह डिज़ाइन लंबी तरंग अवरक्त पहचान तकनीक के विकास को बढ़ावा देने के लिए एक आशाजनक समाधान प्रदान करता है। डिटेक्टर एक कदम-दर-स्तरित डिज़ाइन को अपनाता है, और InAs और InAsSb के संरचना अनुपात को समायोजित करके, बैंड संरचना का सुचारू संक्रमण प्राप्त किया जाता है, और डिटेक्टर के प्रदर्शन में सुधार होता है InAs/InAsSb T2SL की संरचना और मोटाई का निर्धारण करना महत्वपूर्ण है और तनाव संतुलन प्राप्त करने के लिए पैरामीटर समायोजन की आवश्यकता है। लंबी-तरंग अवरक्त पहचान के संदर्भ में, InAs/GaSb T2SL के समान कट-ऑफ तरंगदैर्ध्य प्राप्त करने के लिए, एक मोटा InAs/InAsSb T2SL एकल अवधि की आवश्यकता होती है। हालाँकि, मोटे मोनोसाइकिल के परिणामस्वरूप विकास 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 को जोड़ने से एकल अवधि की मोटाई में उल्लेखनीय वृद्धि किए बिना लंबी कटऑफ 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 सब्सट्रेट पर बढ़ता है, इसलिए स्ट्रेन मैनेजमेंट में GaSb की भूमिका पर विचार किया जाना चाहिए। अनिवार्य रूप से, स्ट्रेन संतुलन प्राप्त करने में एक अवधि के लिए सुपरलैटिस के औसत लैटिस स्थिरांक की तुलना सब्सट्रेट के लैटिस स्थिरांक से करना शामिल है। आम तौर पर, InAs में तन्य तनाव की भरपाई InAsSb द्वारा पेश किए गए संपीड़न तनाव द्वारा की जाती है, जिसके परिणामस्वरूप InAsSb परत की तुलना में InAs परत अधिक मोटी होती है। इस अध्ययन ने हिमस्खलन फोटोडिटेक्टर की फोटोइलेक्ट्रिक प्रतिक्रिया विशेषताओं को मापा, जिसमें स्पेक्ट्रल प्रतिक्रिया, डार्क करंट, शोर आदि शामिल हैं, और स्टेप्ड ग्रेडिएंट लेयर डिज़ाइन की प्रभावशीलता को सत्यापित किया। हिमस्खलन फोटोडिटेक्टर के हिमस्खलन गुणन प्रभाव का विश्लेषण किया गया है, और गुणन कारक और घटना प्रकाश शक्ति, तापमान और अन्य मापदंडों के बीच संबंधों पर चर्चा की गई है।

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