பனிச்சரிவு ஃபோட்டோடெக்டரின் சமீபத்திய ஆராய்ச்சி

சமீபத்திய ஆராய்ச்சிபனிச்சரிவு போட்டோடெக்டர்

அகச்சிவப்பு கண்டறிதல் தொழில்நுட்பம் இராணுவ உளவுத்துறை, சுற்றுச்சூழல் கண்காணிப்பு, மருத்துவ நோயறிதல் மற்றும் பிற துறைகளில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. பாரம்பரிய அகச்சிவப்பு டிடெக்டர்கள் செயல்திறனில் சில வரம்புகளைக் கொண்டுள்ளன, அதாவது கண்டறிதல் உணர்திறன், மறுமொழி வேகம் மற்றும் பல. InAs/InAsSb வகுப்பு II சூப்பர்லட்டீஸ் (T2SL) பொருட்கள் சிறந்த ஒளிமின்னழுத்த பண்புகள் மற்றும் ட்யூனிபிலிட்டி ஆகியவற்றைக் கொண்டுள்ளன, அவை நீண்ட அலை அகச்சிவப்பு (LWIR) டிடெக்டர்களுக்கு ஏற்றதாக அமைகின்றன. நீண்ட அலை அகச்சிவப்பு கண்டறிதலில் பலவீனமான பதில் சிக்கல் நீண்ட காலமாக ஒரு கவலையாக உள்ளது, இது மின்னணு சாதன பயன்பாடுகளின் நம்பகத்தன்மையை பெரிதும் கட்டுப்படுத்துகிறது. பனிச்சரிவு போட்டோடெக்டர் என்றாலும் (APD போட்டோடெக்டர்) சிறந்த பதில் செயல்திறன் உள்ளது, இது பெருக்கத்தின் போது அதிக இருண்ட மின்னோட்டத்தால் பாதிக்கப்படுகிறது.

இந்தச் சிக்கல்களைத் தீர்க்க, சீனாவின் மின்னணு அறிவியல் மற்றும் தொழில்நுட்பப் பல்கலைக்கழகத்தைச் சேர்ந்த ஒரு குழு, உயர்-செயல்திறன் வகுப்பு II சூப்பர்லட்டீஸ் (T2SL) நீண்ட அலை அகச்சிவப்பு பனிச்சரிவு ஃபோட்டோடியோடை (APD) வெற்றிகரமாக வடிவமைத்துள்ளது. இருண்ட மின்னோட்டத்தைக் குறைக்க ஆராய்ச்சியாளர்கள் InAs/InAsSb T2SL உறிஞ்சி அடுக்கின் குறைந்த ஆகர் மறுசீரமைப்பு வீதத்தைப் பயன்படுத்தினர். அதே நேரத்தில், குறைந்த k மதிப்பைக் கொண்ட AlAsSb ஆனது சாதனத்தின் இரைச்சலைத் தடுக்க பெருக்கி லேயராகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இந்த வடிவமைப்பு நீண்ட அலை அகச்சிவப்பு கண்டறிதல் தொழில்நுட்பத்தின் வளர்ச்சியை மேம்படுத்துவதற்கான ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய தீர்வை வழங்குகிறது. டிடெக்டர் ஒரு படிநிலையான வடிவமைப்பை ஏற்றுக்கொள்கிறது, மேலும் InAs மற்றும் InAsSb இன் கலவை விகிதத்தை சரிசெய்வதன் மூலம், பேண்ட் கட்டமைப்பின் மென்மையான மாற்றம் அடையப்படுகிறது, மேலும் டிடெக்டரின் செயல்திறன் மேம்படுத்தப்படுகிறது. பொருள் தேர்வு மற்றும் தயாரிப்பு செயல்முறையின் அடிப்படையில், கண்டுபிடிப்பாளரைத் தயாரிக்கப் பயன்படுத்தப்படும் InAs/InAsSb T2SL பொருளின் வளர்ச்சி முறை மற்றும் செயல்முறை அளவுருக்கள் ஆகியவற்றை இந்த ஆய்வு விரிவாக விவரிக்கிறது. InAs/InAsSb T2SL இன் கலவை மற்றும் தடிமன் ஆகியவற்றை தீர்மானிப்பது மிகவும் முக்கியமானது மற்றும் அழுத்த சமநிலையை அடைய அளவுரு சரிசெய்தல் தேவைப்படுகிறது. நீண்ட அலை அகச்சிவப்புக் கண்டறிதலின் பின்னணியில், InAs/GaSb T2SL போன்ற அதே கட்-ஆஃப் அலைநீளத்தை அடைய, தடிமனான InAs/InAsSb T2SL ஒற்றைக் காலம் தேவைப்படுகிறது. இருப்பினும், தடிமனான மோனோசைக்கிள் வளர்ச்சியின் திசையில் உறிஞ்சும் குணகத்தின் குறைவு மற்றும் T2SL இல் உள்ள துளைகளின் பயனுள்ள வெகுஜனத்தில் அதிகரிப்பு ஏற்படுகிறது. Sb கூறுகளைச் சேர்ப்பதன் மூலம் ஒற்றை கால தடிமனை கணிசமாக அதிகரிக்காமல் நீண்ட வெட்டு அலைநீளத்தை அடைய முடியும் என்பது கண்டறியப்பட்டது. இருப்பினும், அதிகப்படியான Sb கலவை Sb கூறுகளை பிரிக்க வழிவகுக்கும்.

எனவே, Sb குழு 0.5 உடன் InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL APD இன் செயலில் உள்ள அடுக்காகத் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டது.போட்டோடெக்டர். InAs/InAsSb T2SL முக்கியமாக GaSb அடி மூலக்கூறுகளில் வளர்கிறது, எனவே திரிபு நிர்வாகத்தில் GaSb இன் பங்கைக் கருத்தில் கொள்ள வேண்டும். அடிப்படையில், திரிபு சமநிலையை அடைவது என்பது ஒரு காலகட்டத்திற்கான ஒரு சூப்பர்லட்டிஸின் சராசரி லட்டு மாறிலியை அடி மூலக்கூறின் லட்டு மாறிலியுடன் ஒப்பிடுவதை உள்ளடக்குகிறது. பொதுவாக, InAs இல் உள்ள இழுவிசை விகாரமானது InAsSb ஆல் அறிமுகப்படுத்தப்பட்ட அமுக்க விகாரத்தால் ஈடுசெய்யப்படுகிறது, இதன் விளைவாக InAsSb லேயரை விட தடிமனான InAs அடுக்கு ஏற்படுகிறது. ஸ்பெக்ட்ரல் ரெஸ்பான்ஸ், டார்க் கரண்ட், சத்தம் போன்றவற்றை உள்ளடக்கிய பனிச்சரிவு ஃபோட்டோடெக்டரின் ஒளிமின்னழுத்த மறுமொழி பண்புகளை இந்த ஆய்வு அளவிடுகிறது, மேலும் படிநிலை சாய்வு அடுக்கு வடிவமைப்பின் செயல்திறனை சரிபார்க்கிறது. பனிச்சரிவு ஃபோட்டோடெக்டரின் பனிச்சரிவு பெருக்கல் விளைவு பகுப்பாய்வு செய்யப்படுகிறது, மேலும் பெருக்கல் காரணி மற்றும் நிகழ்வு ஒளி சக்தி, வெப்பநிலை மற்றும் பிற அளவுருக்களுக்கு இடையிலான உறவு விவாதிக்கப்படுகிறது.

படம் (A) InAs/InAsSb நீண்ட அலை அகச்சிவப்பு APD ஃபோட்டோடெக்டரின் திட்ட வரைபடம்; (B) APD ஃபோட்டோடெக்டரின் ஒவ்வொரு அடுக்கிலும் உள்ள மின்சார புலங்களின் திட்ட வரைபடம்.