Хамгийн сүүлийн үеийн судалгаагаарцасан нурангийн фотодетектор
Хэт улаан туяаны илрүүлэлтийн технологийг цэргийн тагнуул, хүрээлэн буй орчны хяналт, анагаах ухааны оношлогоо болон бусад салбарт өргөн ашигладаг. Уламжлалт хэт улаан туяаны илрүүлэгч нь илрүүлэлтийн мэдрэмж, хариу үйлдлийн хурд гэх мэт гүйцэтгэлийн зарим хязгаарлалттай байдаг. InAs/InAsSb II ангиллын супер тор (T2SL) материалууд нь маш сайн фотоэлектрик шинж чанар, тохируулгатай тул урт долгионы хэт улаан туяаны (LWIR) илрүүлэгчдэд тохиромжтой болгодог. Урт долгионы хэт улаан туяаны илрүүлэлтийн сул хариу үйлдэл нь удаан хугацааны турш санаа зовоосон асуудал байсаар ирсэн бөгөөд энэ нь электрон төхөөрөмжийн хэрэглээний найдвартай байдлыг эрс хязгаарладаг. Хэдийгээр цасан нурангийн фотодетектор (APD фотодетектор) нь маш сайн хариу үйлдэл үзүүлдэг бөгөөд үржүүлэх явцад өндөр харанхуй гүйдэлд өртдөг.
Эдгээр асуудлыг шийдвэрлэхийн тулд Хятадын Электроник Шинжлэх Ухаан, Технологийн Их Сургуулийн баг өндөр хүчин чадалтай II ангиллын супер тор (T2SL) урт долгионы хэт улаан туяаны нуранги фотодиод (APD)-ийг амжилттай зохион бүтээжээ. Судлаачид харанхуй гүйдлийг бууруулахын тулд InAs/InAsSb T2SL шингээгч давхаргын доод шнек рекомбинацийн хурдыг ашигласан. Үүний зэрэгцээ, бага k утгатай AlAsSb-ийг хангалттай олшруулалтыг хадгалахын зэрэгцээ төхөөрөмжийн дуу чимээг дарах үржүүлэгч давхарга болгон ашигладаг. Энэхүү загвар нь урт долгионы хэт улаан туяаны илрүүлэх технологийг хөгжүүлэхийг дэмжих ирээдүйтэй шийдлийг өгдөг. Илрүүлэгч нь шаталсан шаталсан загварыг ашигладаг бөгөөд InAs болон InAsSb-ийн найрлагын харьцааг тохируулснаар зурвасын бүтцийн жигд шилжилтийг хангаж, илрүүлэгчийн гүйцэтгэлийг сайжруулдаг. Материалын сонголт, бэлтгэлийн процессын хувьд энэхүү судалгаанд илрүүлэгчийг бэлтгэхэд ашигласан InAs/InAsSb T2SL материалын өсөлтийн арга, процессын параметрүүдийг нарийвчлан тайлбарласан болно. InAs/InAsSb T2SL-ийн найрлага, зузааныг тодорхойлох нь чухал бөгөөд стрессийн тэнцвэрт байдалд хүрэхийн тулд параметрийн тохируулга шаардлагатай. Урт долгионы хэт улаан туяаны илрүүлэлтийн хүрээнд InAs/GaSb T2SL-тэй ижил таслах долгионы уртыг авахын тулд илүү зузаан InAs/InAsSb T2SL нэг үе шаардлагатай. Гэсэн хэдий ч илүү зузаан монокикл нь өсөлтийн чиглэлд шингээлтийн коэффициентийг бууруулж, T2SL дахь нүхний үр дүнтэй массыг нэмэгдүүлдэг. Sb бүрэлдэхүүн хэсгийг нэмэх нь нэг үе дэх зузааныг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлэхгүйгээр таслах долгионы уртыг илүү урт болгож чадна гэдгийг тогтоожээ. Гэсэн хэдий ч Sb-ийн хэт их найрлага нь Sb элементүүдийг салгахад хүргэж болзошгүй юм.
Тиймээс APD-ийн идэвхтэй давхарга болгон Sb бүлэг 0.5 бүхий InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL-ийг сонгосон.фотодетекторInAs/InAsSb T2SL нь голчлон GaSb суурь дээр ургадаг тул хэв гажилтын менежментэд GaSb-ийн үүргийг авч үзэх шаардлагатай. Үндсэндээ хэв гажилтын тэнцвэрт байдалд хүрэхийн тулд нэг үеийн супер торны дундаж торны тогтмолыг суурь торны тогтмолтой харьцуулах шаардлагатай. Ерөнхийдөө InAs дахь суналтын хэв гажилтыг InAsSb-ийн нэвтрүүлсэн шахалтын хэв гажилтаар нөхөж, улмаар InAsSb давхаргаас илүү зузаан InAs давхарга үүсдэг. Энэхүү судалгаагаар спектрийн хариу урвал, харанхуй гүйдэл, дуу чимээ гэх мэт нурангийн фотодетекторын фотоэлектрик хариу урвалын шинж чанарыг хэмжиж, шаталсан градиент давхаргын дизайны үр нөлөөг баталгаажуулсан. Нурангийн фотодетекторын нурангийн үржүүлгийн нөлөөг шинжилж, үржүүлэх хүчин зүйл болон туссан гэрлийн хүч, температур болон бусад параметрүүдийн хоорондын хамаарлыг авч үзсэн.
ЗУРАГ. (A) InAs/InAsSb урт долгионы хэт улаан туяаны APD фотодетекторын бүдүүвч диаграмм; (B) APD фотодетекторын давхарга бүрийн цахилгаан орны бүдүүвч диаграмм.
Нийтэлсэн цаг: 2025 оны 1-р сарын 6