Yr ymchwil ddiweddaraf i ffotoddarganfyddydd eirlithriadau

Yr ymchwil ddiweddaraf offotosynhwyrydd eirlithriadau

Defnyddir technoleg canfod is-goch yn helaeth mewn rhagchwilio milwrol, monitro amgylcheddol, diagnosis meddygol a meysydd eraill. Mae gan synwyryddion is-goch traddodiadol rai cyfyngiadau o ran perfformiad, megis sensitifrwydd canfod, cyflymder ymateb ac yn y blaen. Mae gan ddeunyddiau uwch-lattice Dosbarth II InAs/InAsSb (T2SL) briodweddau ffotodrydanol a thiwnadwyedd rhagorol, gan eu gwneud yn ddelfrydol ar gyfer synwyryddion is-goch tonnau hir (LWIR). Mae problem ymateb gwan mewn canfod is-goch tonnau hir wedi bod yn bryder ers amser maith, sy'n cyfyngu'n fawr ar ddibynadwyedd cymwysiadau dyfeisiau electronig. Er bod ffotosynhwyrydd eirlithriadau (Ffotosynhwyrydd APD) sydd â pherfformiad ymateb rhagorol, mae'n dioddef o gerrynt tywyll uchel yn ystod lluosi.

I ddatrys y problemau hyn, mae tîm o Brifysgol Gwyddoniaeth a Thechnoleg Electronig Tsieina wedi llwyddo i ddylunio ffotodeuod eirlithriad is-goch tonfedd hir (APD) Dosbarth II perfformiad uchel uwch-lattice (T2SL). Defnyddiodd yr ymchwilwyr y gyfradd ailgyfuno auger is o'r haen amsugno InAs/InAsSb T2SL i leihau'r cerrynt tywyll. Ar yr un pryd, defnyddir AlAsSb gyda gwerth k isel fel yr haen lluosydd i atal sŵn y ddyfais wrth gynnal digon o enillion. Mae'r dyluniad hwn yn darparu ateb addawol ar gyfer hyrwyddo datblygiad technoleg canfod is-goch tonfedd hir. Mae'r synhwyrydd yn mabwysiadu dyluniad haenog cam wrth gam, a thrwy addasu cymhareb cyfansoddiad InAs ac InAsSb, cyflawnir trosglwyddiad llyfn strwythur y band, a gwella perfformiad y synhwyrydd. O ran dewis a pharatoi deunyddiau, mae'r astudiaeth hon yn disgrifio'n fanwl y dull tyfu a pharamedrau proses deunydd InAs/InAsSb T2SL a ddefnyddir i baratoi'r synhwyrydd. Mae pennu cyfansoddiad a thrwch InAs/InAsSb T2SL yn hanfodol ac mae angen addasu paramedrau i gyflawni cydbwysedd straen. Yng nghyd-destun canfod is-goch tonfedd hir, er mwyn cyflawni'r un donfedd torri i ffwrdd â T2SL InAs/GaSb, mae angen cyfnod sengl T2SL InAs/InAsSb mwy trwchus. Fodd bynnag, mae monocylch mwy trwchus yn arwain at ostyngiad yn y cyfernod amsugno i gyfeiriad twf a chynnydd ym màs effeithiol tyllau yn T2SL. Canfuwyd y gall ychwanegu cydran Sb gyflawni tonfedd torri i ffwrdd hirach heb gynyddu trwch y cyfnod sengl yn sylweddol. Fodd bynnag, gall gormod o gyfansoddiad Sb arwain at wahanu elfennau Sb.

Felly, dewiswyd InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL gyda grŵp Sb 0.5 fel yr haen weithredol o APD.ffotosynhwyryddMae InAs/InAsSb T2SL yn tyfu'n bennaf ar swbstradau GaSb, felly mae angen ystyried rôl GaSb mewn rheoli straen. Yn ei hanfod, mae cyflawni cydbwysedd straen yn cynnwys cymharu'r cysonyn dellt cyfartalog o uwch-ddellt am un cyfnod â chysonyn dellt y swbstrad. Yn gyffredinol, mae'r straen tynnol yn yr InAs yn cael ei ddigolledu gan y straen cywasgol a gyflwynir gan yr InAsSb, gan arwain at haen InAs mwy trwchus na'r haen InAsSb. Mesurodd yr astudiaeth hon nodweddion ymateb ffotodrydanol y ffotosynhwyrydd eirlithriad, gan gynnwys ymateb sbectrol, cerrynt tywyll, sŵn, ac ati, a gwirio effeithiolrwydd y dyluniad haen graddiant cam wrth gam. Dadansoddir effaith lluosi eirlithriad y ffotosynhwyrydd eirlithriad, a thrafodir y berthynas rhwng y ffactor lluosi a phŵer golau digwyddiad, tymheredd a pharamedrau eraill.

FFIG. (A) Diagram sgematig o ffotosynhwyrydd APD isgoch tonfedd hir InAs/InAsSb; (B) Diagram sgematig o feysydd trydanol ym mhob haen o ffotosynhwyrydd APD.