हिमस्खलन फोटोडिटेक्टर का नवीनतम शोध

नवीनतम शोध के अनुसारहिमस्खलन 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 में प्रदर्शन संबंधी कुछ सीमाएँ होती हैं, जैसे कि डिटेक्शन संवेदनशीलता, प्रतिक्रिया गति इत्यादि। InAs/InAsSb क्लास II सुपरलैटिस (T2SL) सामग्री में उत्कृष्ट फोटोइलेक्ट्रिक गुण और ट्यूनेबिलिटी होती है, जो उन्हें लंबी तरंग इन्फ्रारेड (LWIR) डिटेक्टरों के लिए आदर्श बनाती है। लंबी तरंग इन्फ्रारेड डिटेक्शन में कमजोर प्रतिक्रिया की समस्या लंबे समय से चिंता का विषय रही है, जो इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के अनुप्रयोगों की विश्वसनीयता को काफी हद तक सीमित करती है। हालाँकि, एवलांच फोटोडिटेक्टर (एपीडी फोटोडिटेक्टरइसमें उत्कृष्ट प्रतिक्रिया प्रदर्शन तो है, लेकिन गुणन के दौरान इसमें उच्च डार्क करंट की समस्या होती है।

इन समस्याओं को हल करने के लिए, चीन के इलेक्ट्रॉनिक विज्ञान और प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय की एक टीम ने उच्च-प्रदर्शन वाले क्लास II सुपरलैटिस (T2SL) लॉन्ग-वेव इन्फ्रारेड एवलांच फोटोडायोड (APD) को सफलतापूर्वक डिज़ाइन किया है। शोधकर्ताओं ने डार्क करंट को कम करने के लिए InAs/InAsSb T2SL अवशोषक परत की कम ऑगर रिकॉम्बिनेशन दर का उपयोग किया। साथ ही, पर्याप्त गेन बनाए रखते हुए डिवाइस नॉइज़ को कम करने के लिए कम k मान वाले AlAsSb का उपयोग मल्टीप्लायर परत के रूप में किया गया है। यह डिज़ाइन लॉन्ग-वेव इन्फ्रारेड डिटेक्शन तकनीक के विकास को बढ़ावा देने के लिए एक आशाजनक समाधान प्रदान करता है। डिटेक्टर एक स्टेप्ड टियर डिज़ाइन अपनाता है, और InAs और InAsSb के संघटन अनुपात को समायोजित करके, बैंड संरचना का सुचारू संक्रमण प्राप्त किया जाता है, जिससे डिटेक्टर का प्रदर्शन बेहतर होता है। सामग्री चयन और तैयारी प्रक्रिया के संदर्भ में, यह अध्ययन डिटेक्टर को 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 मापदंड समायोजन आवश्यक है। लंबी तरंगदैर्ध्य अवरक्त पहचान के संदर्भ में, InAs/GaSb T2SL के समान कट-ऑफ तरंगदैर्ध्य प्राप्त करने के लिए, एक मोटी InAs/InAsSb T2SL एकल अवधि की आवश्यकता होती है। हालांकि, मोटी मोनोसाइकिल के कारण 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 को जोड़ने से एकल अवधि की मोटाई में उल्लेखनीय वृद्धि किए बिना लंबी कट-ऑफ तरंगदैर्ध्य प्राप्त की जा सकती है। हालांकि, अत्यधिक Sb संघटन Sb तत्वों के पृथक्करण का कारण बन सकता है।

इसलिए, Sb समूह 0.5 वाले InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL को APD की सक्रिय परत के रूप में चुना गया।फोटोडिटेक्टरInAs/InAsSb T2SL मुख्य रूप से GaSb सबस्ट्रेट पर विकसित होता है, इसलिए स्ट्रेन प्रबंधन में GaSb की भूमिका पर विचार करना आवश्यक है। मूलतः, स्ट्रेन संतुलन प्राप्त करने के लिए एक अवधि के लिए सुपरलैटिस के औसत लैटिस स्थिरांक की तुलना सबस्ट्रेट के लैटिस स्थिरांक से की जाती है। सामान्यतः, InAs में उत्पन्न तन्यता स्ट्रेन की भरपाई InAsSb द्वारा उत्पन्न संपीडन स्ट्रेन से हो जाती है, जिसके परिणामस्वरूप InAs परत InAsSb परत की तुलना में मोटी हो जाती है। इस अध्ययन में एवलांच फोटोडिटेक्टर की फोटोइलेक्ट्रिक प्रतिक्रिया विशेषताओं, जैसे कि स्पेक्ट्रल प्रतिक्रिया, डार्क करंट, शोर आदि का मापन किया गया और स्टेप्ड ग्रेडिएंट लेयर डिज़ाइन की प्रभावशीलता को सत्यापित किया गया। एवलांच फोटोडिटेक्टर के एवलांच गुणन प्रभाव का विश्लेषण किया गया और गुणन कारक तथा आपतित प्रकाश शक्ति, तापमान और अन्य मापदंडों के बीच संबंध पर चर्चा की गई।

चित्र (A) InAs/InAsSb दीर्घ-तरंग अवरक्त APD फोटोडिटेक्टर का योजनाबद्ध आरेख; (B) APD फोटोडिटेक्टर की प्रत्येक परत पर विद्युत क्षेत्रों का योजनाबद्ध आरेख।