ഹിമപാത ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറിനെക്കുറിച്ചുള്ള ഏറ്റവും പുതിയ ഗവേഷണം

യുടെ ഏറ്റവും പുതിയ ഗവേഷണംഹിമപാത ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർ

സൈനിക നിരീക്ഷണം, പരിസ്ഥിതി നിരീക്ഷണം, മെഡിക്കൽ രോഗനിർണയം, മറ്റ് മേഖലകൾ എന്നിവയിൽ ഇൻഫ്രാറെഡ് ഡിറ്റക്ഷൻ സാങ്കേതികവിദ്യ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. പരമ്പരാഗത ഇൻഫ്രാറെഡ് ഡിറ്റക്ടറുകൾക്ക് പ്രകടനത്തിൽ ചില പരിമിതികളുണ്ട്, ഉദാഹരണത്തിന് ഡിറ്റക്ഷൻ സെൻസിറ്റിവിറ്റി, പ്രതികരണ വേഗത മുതലായവ. InAs/InAsSb ക്ലാസ് II സൂപ്പർലാറ്റിസ് (T2SL) മെറ്റീരിയലുകൾക്ക് മികച്ച ഫോട്ടോഇലക്ട്രിക് ഗുണങ്ങളും ട്യൂണബിലിറ്റിയും ഉണ്ട്, ഇത് ലോംഗ്-വേവ് ഇൻഫ്രാറെഡ് (LWIR) ഡിറ്റക്ടറുകൾക്ക് അനുയോജ്യമാക്കുന്നു. ലോംഗ് വേവ് ഇൻഫ്രാറെഡ് ഡിറ്റക്ഷനിലെ ദുർബലമായ പ്രതികരണത്തിന്റെ പ്രശ്നം വളരെക്കാലമായി ഒരു ആശങ്കയാണ്, ഇത് ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണ ആപ്ലിക്കേഷനുകളുടെ വിശ്വാസ്യതയെ വളരെയധികം പരിമിതപ്പെടുത്തുന്നു. അവലാഞ്ച് ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർ (APD ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർ) ന് മികച്ച പ്രതികരണ പ്രകടനമുണ്ട്, ഗുണന സമയത്ത് ഇതിന് ഉയർന്ന ഇരുണ്ട വൈദ്യുതധാര അനുഭവപ്പെടുന്നു.

ഈ പ്രശ്നങ്ങൾ പരിഹരിക്കുന്നതിനായി, ചൈനയിലെ ഇലക്ട്രോണിക് സയൻസ് ആൻഡ് ടെക്നോളജി സർവകലാശാലയിലെ ഒരു സംഘം വിജയകരമായി ഒരു ഉയർന്ന പ്രകടനമുള്ള ക്ലാസ് II സൂപ്പർലാറ്റിസ് (T2SL) ലോംഗ്-വേവ് ഇൻഫ്രാറെഡ് അവലാഞ്ച് ഫോട്ടോഡയോഡ് (APD) രൂപകൽപ്പന ചെയ്തിട്ടുണ്ട്. ഇരുണ്ട വൈദ്യുതധാര കുറയ്ക്കുന്നതിന് ഗവേഷകർ InAs/InAsSb T2SL അബ്സോർബർ പാളിയുടെ താഴ്ന്ന ഓഗർ റീകോമ്പിനേഷൻ നിരക്ക് ഉപയോഗിച്ചു. അതേസമയം, കുറഞ്ഞ k മൂല്യമുള്ള AlAsSb, മതിയായ നേട്ടം നിലനിർത്തിക്കൊണ്ട് ഉപകരണ ശബ്‌ദം അടിച്ചമർത്തുന്നതിന് ഗുണിത പാളിയായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. ലോംഗ് വേവ് ഇൻഫ്രാറെഡ് ഡിറ്റക്ഷൻ സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ വികസനം പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കുന്നതിന് ഈ ഡിസൈൻ ഒരു വാഗ്ദാനമായ പരിഹാരം നൽകുന്നു. ഡിറ്റക്ടർ ഒരു സ്റ്റെപ്പ്ഡ് ടയേർഡ് ഡിസൈൻ സ്വീകരിക്കുന്നു, കൂടാതെ InAs, InAsSb എന്നിവയുടെ കോമ്പോസിഷൻ അനുപാതം ക്രമീകരിക്കുന്നതിലൂടെ, ബാൻഡ് ഘടനയുടെ സുഗമമായ പരിവർത്തനം കൈവരിക്കുകയും ഡിറ്റക്ടറിന്റെ പ്രകടനം മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു. മെറ്റീരിയൽ തിരഞ്ഞെടുപ്പിന്റെയും തയ്യാറെടുപ്പ് പ്രക്രിയയുടെയും കാര്യത്തിൽ, ഡിറ്റക്ടർ തയ്യാറാക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന InAs/InAsSb T2SL മെറ്റീരിയലിന്റെ വളർച്ചാ രീതിയും പ്രക്രിയ പാരാമീറ്ററുകളും ഈ പഠനം വിശദമായി വിവരിക്കുന്നു. InAs/InAsSb T2SL ന്റെ ഘടനയും കനവും നിർണ്ണയിക്കുന്നത് നിർണായകമാണ്, കൂടാതെ സ്ട്രെസ് ബാലൻസ് കൈവരിക്കുന്നതിന് പാരാമീറ്റർ ക്രമീകരണം ആവശ്യമാണ്. ലോങ്-വേവ് ഇൻഫ്രാറെഡ് ഡിറ്റക്ഷന്റെ പശ്ചാത്തലത്തിൽ, InAs/GaSb T2SL-ന്റെ അതേ കട്ട്-ഓഫ് തരംഗദൈർഘ്യം നേടുന്നതിന്, കട്ടിയുള്ള InAs/InAsSb T2SL സിംഗിൾ പീരിയഡ് ആവശ്യമാണ്. എന്നിരുന്നാലും, കട്ടിയുള്ള മോണോസൈക്കിൾ വളർച്ചയുടെ ദിശയിലുള്ള ആഗിരണ ഗുണകത്തിൽ കുറവുണ്ടാക്കുകയും T2SL-ലെ ദ്വാരങ്ങളുടെ ഫലപ്രദമായ പിണ്ഡത്തിൽ വർദ്ധനവുണ്ടാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. Sb ഘടകം ചേർക്കുന്നത് സിംഗിൾ പീരിയഡ് കനം ഗണ്യമായി വർദ്ധിപ്പിക്കാതെ തന്നെ ദൈർഘ്യമേറിയ കട്ട്-ഓഫ് തരംഗദൈർഘ്യം നേടാൻ സഹായിക്കുമെന്ന് കണ്ടെത്തി. എന്നിരുന്നാലും, അമിതമായ Sb ഘടന Sb മൂലകങ്ങളുടെ വേർതിരിവിലേക്ക് നയിച്ചേക്കാം.

അതിനാൽ, Sb ഗ്രൂപ്പ് 0.5 ഉള്ള InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL, APD യുടെ സജീവ പാളിയായി തിരഞ്ഞെടുക്കപ്പെട്ടു.ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർ. InAs/InAsSb T2SL പ്രധാനമായും GaSb സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകളിലാണ് വളരുന്നത്, അതിനാൽ സ്‌ട്രെയിൻ മാനേജ്‌മെന്റിൽ GaSb യുടെ പങ്ക് പരിഗണിക്കേണ്ടതുണ്ട്. അടിസ്ഥാനപരമായി, സ്‌ട്രെയിൻ സന്തുലിതാവസ്ഥ കൈവരിക്കുന്നതിൽ ഒരു സൂപ്പർലാറ്റിസിന്റെ ശരാശരി ലാറ്റിസ് സ്ഥിരാങ്കത്തെ ഒരു കാലയളവിലെ സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിന്റെ ലാറ്റിസ് സ്ഥിരാങ്കവുമായി താരതമ്യം ചെയ്യുന്നത് ഉൾപ്പെടുന്നു. സാധാരണയായി, InAs-ലെ ടെൻസൈൽ സ്‌ട്രെയിൻ InAsSb അവതരിപ്പിക്കുന്ന കംപ്രസ്സീവ് സ്‌ട്രെയിൻ വഴി നികത്തപ്പെടുന്നു, ഇത് InAsSb ലെയറിനേക്കാൾ കട്ടിയുള്ള InAs പാളിയിലേക്ക് നയിക്കുന്നു. ഈ പഠനം സ്പെക്ട്രൽ പ്രതികരണം, ഇരുണ്ട വൈദ്യുതധാര, ശബ്ദം മുതലായവ ഉൾപ്പെടെയുള്ള അവലാഞ്ച് ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറിന്റെ ഫോട്ടോഇലക്ട്രിക് പ്രതികരണ സവിശേഷതകൾ അളക്കുകയും സ്റ്റെപ്പ്ഡ് ഗ്രേഡിയന്റ് ലെയർ ഡിസൈനിന്റെ ഫലപ്രാപ്തി പരിശോധിക്കുകയും ചെയ്തു. അവലാഞ്ച് ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറിന്റെ അവലാഞ്ച് ഗുണന പ്രഭാവം വിശകലനം ചെയ്യുന്നു, കൂടാതെ ഗുണന ഘടകവും സംഭവ പ്രകാശ ശക്തിയും, താപനിലയും മറ്റ് പാരാമീറ്ററുകളും തമ്മിലുള്ള ബന്ധം ചർച്ച ചെയ്യുന്നു.

ചിത്രം. (A) InAs/InAsSb ലോംഗ്-വേവ് ഇൻഫ്രാറെഡ് APD ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറിന്റെ സ്കീമാറ്റിക് ഡയഗ്രം; (B) APD ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറിന്റെ ഓരോ ലെയറിലുമുള്ള വൈദ്യുത മണ്ഡലങ്ങളുടെ സ്കീമാറ്റിക് ഡയഗ്രം.