അവലാഞ്ച് ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറിൻ്റെ ഏറ്റവും പുതിയ ഗവേഷണം

യുടെ ഏറ്റവും പുതിയ ഗവേഷണംഹിമപാത ഫോട്ടോ ഡിറ്റക്ടർ

സൈനിക നിരീക്ഷണം, പരിസ്ഥിതി നിരീക്ഷണം, മെഡിക്കൽ രോഗനിർണയം, മറ്റ് മേഖലകൾ എന്നിവയിൽ ഇൻഫ്രാറെഡ് കണ്ടെത്തൽ സാങ്കേതികവിദ്യ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. പരമ്പരാഗത ഇൻഫ്രാറെഡ് ഡിറ്റക്ടറുകൾക്ക് പ്രകടനത്തിൽ ചില പരിമിതികളുണ്ട്, അതായത് ഡിറ്റക്ഷൻ സെൻസിറ്റിവിറ്റി, പ്രതികരണ വേഗത തുടങ്ങിയവ. InAs/InAsSb ക്ലാസ് II സൂപ്പർലാറ്റിസ് (T2SL) മെറ്റീരിയലുകൾക്ക് മികച്ച ഫോട്ടോഇലക്ട്രിക് ഗുണങ്ങളും ട്യൂണബിലിറ്റിയും ഉണ്ട്, ഇത് ലോംഗ്-വേവ് ഇൻഫ്രാറെഡ് (LWIR) ഡിറ്റക്ടറുകൾക്ക് അനുയോജ്യമാക്കുന്നു. ലോംഗ് വേവ് ഇൻഫ്രാറെഡ് കണ്ടെത്തലിലെ ദുർബലമായ പ്രതികരണത്തിൻ്റെ പ്രശ്നം വളരെക്കാലമായി ഒരു ആശങ്കയാണ്, ഇത് ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണ ആപ്ലിക്കേഷനുകളുടെ വിശ്വാസ്യതയെ വളരെയധികം പരിമിതപ്പെടുത്തുന്നു. ഹിമപാത ഫോട്ടോ ഡിറ്റക്റ്റർ ആണെങ്കിലും (APD ഫോട്ടോ ഡിറ്റക്ടർ) മികച്ച പ്രതികരണ പ്രകടനം ഉണ്ട്, അത് ഗുണന സമയത്ത് ഉയർന്ന ഇരുണ്ട വൈദ്യുത പ്രവാഹം അനുഭവിക്കുന്നു.

ഈ പ്രശ്‌നങ്ങൾ പരിഹരിക്കുന്നതിനായി, ചൈനയിലെ ഇലക്ട്രോണിക് സയൻസ് ആൻഡ് ടെക്‌നോളജി യൂണിവേഴ്‌സിറ്റിയിലെ ഒരു സംഘം, ഉയർന്ന പ്രവർത്തനക്ഷമതയുള്ള ക്ലാസ് II സൂപ്പർലാറ്റിസ് (T2SL) ലോംഗ്-വേവ് ഇൻഫ്രാറെഡ് അവലാഞ്ച് ഫോട്ടോഡയോഡ് (APD) വിജയകരമായി രൂപകൽപ്പന ചെയ്‌തു. ഇരുണ്ട കറൻ്റ് കുറയ്ക്കാൻ ഗവേഷകർ InAs/InAsSb T2SL അബ്സോർബർ ലെയറിൻ്റെ താഴ്ന്ന ഓഗർ റീകോമ്പിനേഷൻ നിരക്ക് ഉപയോഗിച്ചു. അതേ സമയം, കുറഞ്ഞ കെ മൂല്യമുള്ള AlAsSb, മതിയായ നേട്ടം നിലനിർത്തിക്കൊണ്ടുതന്നെ ഉപകരണ ശബ്‌ദം അടിച്ചമർത്താൻ മൾട്ടിപ്ലയർ ലെയറായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. ലോംഗ് വേവ് ഇൻഫ്രാറെഡ് ഡിറ്റക്ഷൻ ടെക്നോളജിയുടെ വികസനം പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കുന്നതിന് ഈ ഡിസൈൻ ഒരു നല്ല പരിഹാരം നൽകുന്നു. ഡിറ്റക്ടർ ഒരു സ്റ്റെപ്പ് ടയേർഡ് ഡിസൈൻ സ്വീകരിക്കുന്നു, കൂടാതെ InAs, InAsSb എന്നിവയുടെ കോമ്പോസിഷൻ അനുപാതം ക്രമീകരിക്കുന്നതിലൂടെ, ബാൻഡ് ഘടനയുടെ സുഗമമായ മാറ്റം കൈവരിക്കുകയും ഡിറ്റക്ടറിൻ്റെ പ്രകടനം മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു. മെറ്റീരിയൽ തിരഞ്ഞെടുക്കലിൻ്റെയും തയ്യാറാക്കൽ പ്രക്രിയയുടെയും കാര്യത്തിൽ, ഡിറ്റക്ടർ തയ്യാറാക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന InAs/InAsSb T2SL മെറ്റീരിയലിൻ്റെ വളർച്ചാ രീതിയും പ്രോസസ്സ് പാരാമീറ്ററുകളും ഈ പഠനം വിശദമായി വിവരിക്കുന്നു. InAs/InAsSb T2SL-ൻ്റെ ഘടനയും കനവും നിർണ്ണയിക്കുന്നത് നിർണായകമാണ്, സ്ട്രെസ് ബാലൻസ് നേടുന്നതിന് പാരാമീറ്റർ ക്രമീകരണം ആവശ്യമാണ്. ലോംഗ്-വേവ് ഇൻഫ്രാറെഡ് കണ്ടെത്തലിൻ്റെ പശ്ചാത്തലത്തിൽ, InAs/GaSb T2SL-ൻ്റെ അതേ കട്ട്-ഓഫ് തരംഗദൈർഘ്യം കൈവരിക്കുന്നതിന്, കട്ടിയുള്ള InAs/InAsSb T2SL സിംഗിൾ പിരീഡ് ആവശ്യമാണ്. എന്നിരുന്നാലും, കട്ടിയുള്ള മോണോസൈക്കിൾ വളർച്ചയുടെ ദിശയിലുള്ള ആഗിരണം ഗുണകത്തിൽ കുറയുകയും T2SL-ലെ ദ്വാരങ്ങളുടെ ഫലപ്രദമായ പിണ്ഡം വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. Sb ഘടകം ചേർക്കുന്നത് സിംഗിൾ പിരീഡ് കനം ഗണ്യമായി വർദ്ധിപ്പിക്കാതെ തന്നെ ദൈർഘ്യമേറിയ കട്ട്ഓഫ് തരംഗദൈർഘ്യം കൈവരിക്കാൻ കഴിയുമെന്ന് കണ്ടെത്തി. എന്നിരുന്നാലും, അമിതമായ Sb കോമ്പോസിഷൻ Sb മൂലകങ്ങളുടെ വേർതിരിവിലേക്ക് നയിച്ചേക്കാം.

അതിനാൽ, APD-യുടെ സജീവ പാളിയായി Sb ഗ്രൂപ്പ് 0.5 ഉള്ള InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL തിരഞ്ഞെടുത്തു.ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർ. InAs/InAsSb T2SL പ്രധാനമായും GaSb സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകളിലാണ് വളരുന്നത്, അതിനാൽ സ്‌ട്രെയിൻ മാനേജ്‌മെൻ്റിൽ GaSb യുടെ പങ്ക് പരിഗണിക്കേണ്ടതുണ്ട്. അടിസ്ഥാനപരമായി, സ്‌ട്രെയിൻ സന്തുലിതാവസ്ഥ കൈവരിക്കുന്നതിൽ ഒരു കാലയളവിലെ ഒരു സൂപ്പർലാറ്റിസിൻ്റെ ശരാശരി ലാറ്റിസ് സ്ഥിരാങ്കത്തെ സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിൻ്റെ ലാറ്റിസ് സ്ഥിരാങ്കവുമായി താരതമ്യം ചെയ്യുന്നത് ഉൾപ്പെടുന്നു. സാധാരണയായി, InAs ലെ ടെൻസൈൽ സ്‌ട്രെയിൻ InAsSb അവതരിപ്പിച്ച കംപ്രസ്സീവ് സ്‌ട്രെയിന് നഷ്ടപരിഹാരം നൽകുന്നു, ഇത് InAsSb ലെയറിനേക്കാൾ കട്ടിയുള്ള InAs ലെയറിലേക്ക് നയിക്കുന്നു. സ്പെക്ട്രൽ പ്രതികരണം, ഡാർക്ക് കറൻ്റ്, ശബ്ദം മുതലായവ ഉൾപ്പെടെ, അവലാഞ്ച് ഫോട്ടോഡെറ്റക്ടറിൻ്റെ ഫോട്ടോഇലക്ട്രിക് പ്രതികരണ സവിശേഷതകൾ ഈ പഠനം അളക്കുകയും സ്റ്റെപ്പ്ഡ് ഗ്രേഡിയൻ്റ് ലെയർ ഡിസൈനിൻ്റെ ഫലപ്രാപ്തി പരിശോധിക്കുകയും ചെയ്തു. അവലാഞ്ച് ഫോട്ടോഡെറ്റക്റ്ററിൻ്റെ അവലാഞ്ച് ഗുണന പ്രഭാവം വിശകലനം ചെയ്യുന്നു, കൂടാതെ ഗുണന ഘടകവും സംഭവ പ്രകാശ ശക്തിയും താപനിലയും മറ്റ് പാരാമീറ്ററുകളും തമ്മിലുള്ള ബന്ധം ചർച്ചചെയ്യുന്നു.

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