Nýjustu rannsóknir ásnjóflóðaljósnemi
Innrauða skynjaratækni er mikið notuð í hernaðarkönnun, umhverfisvöktun, læknisfræðilegri greiningu og á öðrum sviðum. Hefðbundnir innrauðir skynjarar hafa ákveðnar takmarkanir á afköstum, svo sem næmi fyrir skynjun, svörunarhraða og svo framvegis. InAs/InAsSb Class II ofurristarefni (T2SL) hafa framúrskarandi ljósvirkni og stillanleika, sem gerir þau tilvalin fyrir langbylgju innrauða skynjara (LWIR). Vandamálið með veik svörun í langbylgju innrauðri skynjun hefur verið áhyggjuefni um langan tíma, sem takmarkar mjög áreiðanleika rafeindabúnaðar. Þó að snjóflóðaljósnemar (APD ljósnemi) hefur framúrskarandi svörunargetu, það þjáist af miklum dökkstraumi við margföldun.
Til að leysa þessi vandamál hefur teymi frá Háskólanum í Rafvísindum og Tækni í Kína tekist að hanna afkastamikla langbylgju innrauða snjóflóðadíóðu (APD) af flokki II ofurristar (T2SL). Rannsakendurnir notuðu lægri endurröðunarhraða InAs/InAsSb T2SL gleypilagsins til að draga úr myrkrastraumnum. Á sama tíma er AlAsSb með lágu k gildi notað sem margföldunarlag til að bæla niður hávaða tækisins og viðhalda nægilegri ávinningi. Þessi hönnun býður upp á efnilega lausn til að efla þróun langbylgju innrauðrar greiningartækni. Skynjarinn notar stigskipt hönnun og með því að aðlaga samsetningarhlutfall InAs og InAsSb næst mjúk umskipti bandbyggingarinnar og afköst skynjarans bætast. Hvað varðar efnisval og undirbúningsferli lýsir þessi rannsókn í smáatriðum vaxtaraðferð og ferlisbreytur InAs/InAsSb T2SL efnisins sem notað er til að undirbúa skynjarann. Að ákvarða samsetningu og þykkt InAs/InAsSb T2SL er mikilvægt og aðlögun breytna er nauðsynleg til að ná spennujöfnuði. Í samhengi langbylgju innrauðrar greiningar, til að ná sömu afmörkunarbylgjulengd og InAs/GaSb T2SL, þarf þykkari InAs/InAsSb T2SL stakt tímabil. Hins vegar leiðir þykkari einhringlaga bylgjulengd til lækkunar á frásogsstuðlinum í vaxtarátt og aukningar á virkum massa gata í T2SL. Komist hefur í ljós að með því að bæta við Sb þátti er hægt að ná lengri afmörkunarbylgjulengd án þess að auka verulega þykkt staks tímabils. Hins vegar getur of mikil Sb samsetning leitt til aðskilnaðar Sb frumefna.
Þess vegna var InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL með Sb hóp 0.5 valið sem virka lagið í APD.ljósnemiInAs/InAsSb T2SL vex aðallega á GaSb undirlögum, þannig að hlutverk GaSb í álagsstjórnun þarf að hafa í huga. Í meginatriðum felst það í því að ná álagsjafnvægi að bera saman meðalgrindarstuðul ofurgrindar fyrir eitt tímabil við grindarstuðul undirlagsins. Almennt er togálagið í InAs bætt upp með þjöppunarálagi sem InAsSb veldur, sem leiðir til þykkara InAs lags en InAsSb lagið. Þessi rannsókn mældi ljósvirknisviðbrögð snjóflóðaskynjarans, þar á meðal litrófsviðbrögð, myrkrastraum, hávaða o.s.frv., og staðfesti skilvirkni stigvaxandi lagshönnunar. Margföldunaráhrif snjóflóðaskynjarans eru greind og samband margföldunarstuðulsins og ljósstyrks, hitastigs og annarra breyta er rætt.
MYND. (A) Skýringarmynd af langbylgju innrauða APD ljósnema með InAs/InAsSb; (B) Skýringarmynd af rafsviðum í hverju lagi APD ljósnemans.
Birtingartími: 6. janúar 2025