हिमस्खलन फोटोडिटेक्टर का नवीनतम शोध

का नवीनतम शोधहिमस्खलन फोटोडिटेक्टर

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 होती हैं, जैसे पहचान संवेदनशीलता, प्रतिक्रिया गति इत्यादि। InAs/InAsSb क्लास II सुपरलैटिस (T2SL) सामग्रियों में उत्कृष्ट फोटोइलेक्ट्रिक गुण और ट्यूनेबिलिटी होती है, जो उन्हें लंबी-तरंग अवरक्त (LWIR) डिटेक्टरों के लिए आदर्श बनाती है। लॉन्ग वेव इंफ्रारेड डिटेक्शन में कमजोर प्रतिक्रिया की समस्या लंबे समय से चिंता का विषय रही है, जो इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस अनुप्रयोगों की विश्वसनीयता को काफी हद तक सीमित कर देती है। यद्यपि 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 एक उच्च-प्रदर्शन क्लास II सुपरलैटिस (T2SL) लंबी-तरंग अवरक्त हिमस्खलन फोटोडायोड (APD) को सफलतापूर्वक 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। साथ ही, 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 चरणबद्ध टियर 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। सामग्री चयन और तैयारी प्रक्रिया के संदर्भ में, यह अध्ययन डिटेक्टर तैयार करने के लिए उपयोग की जाने वाली 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 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 तरंग दैर्ध्य प्राप्त करने के लिए, एक मोटी InAs/InAsSb T2SL एकल अवधि की आवश्यकता होती है। हालाँकि, मोटे मोनोसायकल 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 एसबी घटक जोड़ने से एकल अवधि की मोटाई में उल्लेखनीय वृद्धि किए बिना लंबी कटऑफ तरंग दैर्ध्य प्राप्त हो सकती है। हालाँकि, अत्यधिक एसबी संरचना से एसबी तत्वों का पृथक्करण हो सकता है।

इसलिए, Sb समूह 0.5 के साथ InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL को APD की सक्रिय परत के रूप में चुना गया थाफोटोडिटेक्टर. InAs/InAsSb T2SL मुख्य रूप से GaSb सबस्ट्रेट्स पर बढ़ता है, इसलिए तनाव प्रबंधन में GaSb की भूमिका पर विचार करने की आवश्यकता है। अनिवार्य रूप से, तनाव 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 की भरपाई InAsSb द्वारा पेश किए गए संपीड़ित तनाव से होती है, जिसके परिणामस्वरूप InAsSb परत की तुलना में InAs परत अधिक मोटी हो जाती है। इस अध्ययन ने हिमस्खलन फोटोडिटेक्टर की फोटोइलेक्ट्रिक प्रतिक्रिया विशेषताओं को मापा, जिसमें वर्णक्रमीय 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 जाता है, और गुणन कारक और घटना प्रकाश शक्ति, तापमान और अन्य मापदंडों के बीच संबंध पर चर्चा की जाती है।

अंजीर। (ए) InAs/InAsSb लॉन्ग-वेव इंफ्रारेड APD फोटोडिटेक्टर का योजनाबद्ध आरेख; (बी) एपीडी फोटोडिटेक्टर की प्रत्येक परत पर विद्युत क्षेत्र का योजनाबद्ध आरेख।