최신 연구눈사태 광검출기
적외선 감지 기술은 군사 정찰, 환경 모니터링, 의료 진단 등 다양한 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 기존 적외선 감지기는 감지 감도, 응답 속도 등 성능에 한계가 있습니다. InAs/InAsSb 2급 초격자(T2SL) 소재는 뛰어난 광전 특성과 가변성을 가지고 있어 장파 적외선(LWIR) 감지기에 이상적입니다. 장파 적외선 감지 시 응답이 약하다는 문제는 오랫동안 우려되어 왔으며, 이는 전자 소자 응용 분야의 신뢰성을 크게 제한합니다. 애벌랜치 광검출기(APD 광검출기)은 응답 성능이 우수하지만, 증식 시 높은 암전류가 발생한다.
이러한 문제를 해결하기 위해 중국 전자과학기술대학 연구팀은 고성능 클래스 II 초격자(T2SL) 장파장 적외선 애벌랜치 광전 다이오드(APD)를 성공적으로 설계했습니다. 연구진은 InAs/InAsSb T2SL 흡수층의 낮은 오거 재결합률을 이용하여 암전류를 감소시켰습니다. 동시에 낮은 k 값을 갖는 AlAsSb를 증배층으로 사용하여 충분한 이득을 유지하면서 소자 잡음을 억제했습니다. 이 설계는 장파장 적외선 검출 기술 개발을 촉진하는 유망한 솔루션을 제공합니다. 검출기는 계단형 계층 설계를 채택하고 InAs와 InAsSb의 구성 비율을 조정하여 밴드 구조의 원활한 전이를 달성하고 검출기 성능을 향상시켰습니다. 재료 선택 및 제조 공정 측면에서 본 연구에서는 검출기 제조에 사용된 InAs/InAsSb T2SL 재료의 성장 방법과 공정 매개변수를 자세히 설명합니다. InAs/InAsSb T2SL의 조성과 두께를 결정하는 것은 매우 중요하며, 응력 균형을 달성하기 위해서는 매개변수 조정이 필요합니다. 장파장 적외선 검출의 맥락에서, InAs/GaSb T2SL과 동일한 차단 파장을 달성하기 위해서는 더 두꺼운 InAs/InAsSb T2SL 단일 주기가 필요합니다. 그러나 모노사이클이 두꺼워지면 성장 방향으로 흡수 계수가 감소하고 T2SL에서 정공의 유효 질량이 증가합니다. Sb 성분을 첨가하면 단일 주기 두께를 크게 증가시키지 않고도 더 긴 차단 파장을 얻을 수 있는 것으로 나타났습니다. 그러나 과도한 Sb 조성은 Sb 원소의 편석을 유발할 수 있습니다.
따라서 Sb 그룹 0.5를 갖는 InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL이 APD의 활성층으로 선택되었습니다.광검출기InAs/InAsSb T2SL은 주로 GaSb 기판에서 성장하므로, 변형률 관리에서 GaSb의 역할을 고려해야 합니다. 변형률 평형을 달성하려면 한 주기 동안 초격자의 평균 격자 상수를 기판의 격자 상수와 비교해야 합니다. 일반적으로 InAs의 인장 변형률은 InAsSb에 의해 유도된 압축 변형률에 의해 상쇄되어 InAs 층이 InAsSb 층보다 두꺼워집니다. 본 연구에서는 스펙트럼 응답, 암전류, 잡음 등을 포함한 애벌랜치 광검출기의 광전 응답 특성을 측정하고, 계단형 그래디언트 층 설계의 효율성을 검증했습니다. 애벌랜치 광검출기의 애벌랜치 증폭 효과를 분석하고, 증폭률과 입사광 전력, 온도 및 기타 매개변수 간의 관계를 논의했습니다.
도 1. (A) InAs/InAsSb 장파장 적외선 APD 광검출기의 개략도; (B) APD 광검출기의 각 층에서의 전기장의 개략도.
게시 시간: 2025년 1월 6일