Penyelidikan terkini mengenaipengesan foto runtuhan salji
Teknologi pengesanan inframerah digunakan secara meluas dalam peninjauan tentera, pemantauan alam sekitar, diagnosis perubatan dan bidang lain. Pengesan inframerah tradisional mempunyai beberapa batasan dalam prestasi, seperti sensitiviti pengesanan, kelajuan tindak balas dan sebagainya. Bahan InAs/InAsSb Kelas II superlattice (T2SL) mempunyai sifat fotoelektrik dan kebolehtalakan yang sangat baik, menjadikannya sesuai untuk pengesan inframerah gelombang panjang (LWIR). Masalah tindak balas yang lemah dalam pengesanan inframerah gelombang panjang telah menjadi kebimbangan sejak sekian lama, yang sangat mengehadkan kebolehpercayaan aplikasi peranti elektronik. Walaupun pengesan foto runtuhan salji (Pengesan foto APD) mempunyai prestasi tindak balas yang sangat baik, ia mengalami arus gelap yang tinggi semasa pendaraban.
Untuk menyelesaikan masalah ini, pasukan dari Universiti Sains Elektronik dan Teknologi China telah berjaya mereka bentuk kekisi kelas II superlattice (T2SL) gelombang panjang gelombang panjang inframerah fotodiod (APD). Para penyelidik menggunakan kadar penggabungan semula auger yang lebih rendah daripada lapisan penyerap InAs/InAsSb T2SL untuk mengurangkan arus gelap. Pada masa yang sama, AlAsSb dengan nilai k rendah digunakan sebagai lapisan pengganda untuk menyekat hingar peranti sambil mengekalkan keuntungan yang mencukupi. Reka bentuk ini menyediakan penyelesaian yang menjanjikan untuk mempromosikan pembangunan teknologi pengesanan inframerah gelombang panjang. Pengesan menggunakan reka bentuk bertingkat bertingkat, dan dengan melaraskan nisbah komposisi InAs dan InAsSb, peralihan lancar struktur jalur dicapai, dan prestasi pengesan dipertingkatkan. Dari segi pemilihan bahan dan proses penyediaan, kajian ini menerangkan secara terperinci kaedah pertumbuhan dan parameter proses bahan InAs/InAsSb T2SL yang digunakan untuk menyediakan pengesan. Menentukan komposisi dan ketebalan InAs/InAsSb T2SL adalah kritikal dan pelarasan parameter diperlukan untuk mencapai keseimbangan tegasan. Dalam konteks pengesanan inframerah gelombang panjang, untuk mencapai panjang gelombang cut-off yang sama seperti InAs/GaSb T2SL, tempoh tunggal InAs/InAsSb T2SL yang lebih tebal diperlukan. Walau bagaimanapun, monocycle yang lebih tebal mengakibatkan penurunan dalam pekali penyerapan ke arah pertumbuhan dan peningkatan dalam jisim berkesan lubang dalam T2SL. Didapati bahawa penambahan komponen Sb boleh mencapai panjang gelombang cutoff yang lebih panjang tanpa meningkatkan ketebalan satu tempoh dengan ketara. Walau bagaimanapun, komposisi Sb yang berlebihan boleh menyebabkan pengasingan unsur Sb.
Oleh itu, InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL dengan kumpulan Sb 0.5 telah dipilih sebagai lapisan aktif APDpengesan foto. InAs/InAsSb T2SL terutamanya tumbuh pada substrat GaSb, jadi peranan GaSb dalam pengurusan terikan perlu dipertimbangkan. Pada asasnya, mencapai keseimbangan terikan melibatkan membandingkan purata pemalar kekisi superlattice untuk satu tempoh dengan pemalar kekisi substrat. Secara amnya, terikan tegangan dalam InAs dikompensasikan oleh terikan mampatan yang diperkenalkan oleh InAsSb, menghasilkan lapisan InAs yang lebih tebal daripada lapisan InAsSb. Kajian ini mengukur ciri tindak balas fotoelektrik pengesan foto salji, termasuk tindak balas spektrum, arus gelap, hingar, dsb., dan mengesahkan keberkesanan reka bentuk lapisan kecerunan berperingkat. Kesan pendaraban salji bagi pengesan foto salji dianalisis, dan hubungan antara faktor pendaraban dan kuasa cahaya kejadian, suhu dan parameter lain dibincangkan.
Gbr. (A) Gambarajah skematik pengesan foto APD inframerah gelombang panjang InAs/InAsSb; (B) Gambarajah skematik medan elektrik pada setiap lapisan pengesan foto APD.
Masa siaran: Jan-06-2025