ការស្រាវជ្រាវចុងក្រោយបំផុតនៃឧបករណ៍ចាប់រូបភាពព្រិលធ្លាក់

ការស្រាវជ្រាវចុងក្រោយបំផុតរបស់ឧបករណ៍ចាប់រូបភាពព្រិលធ្លាក់

បច្ចេកវិទ្យារកឃើញអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដត្រូវបានគេប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយក្នុងការឈ្លបយកការណ៍យោធា ការត្រួតពិនិត្យបរិស្ថាន ការធ្វើរោគវិនិច្ឆ័យវេជ្ជសាស្ត្រ និងវិស័យផ្សេងៗទៀត។ ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដបែបប្រពៃណីមានដែនកំណត់មួយចំនួនក្នុងការអនុវត្ត ដូចជាភាពរសើបនៃការរកឃើញ ល្បឿនឆ្លើយតប និងផ្សេងៗទៀត។ សម្ភារៈ InAs/InAsSb Class II superlattice (T2SL) មានលក្ខណៈសម្បត្តិ photoelectric ដ៏ល្អឥតខ្ចោះ និងសមត្ថភាពលៃតម្រូវបាន ដែលធ្វើឱ្យវាល្អសម្រាប់ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដរលកវែង (LWIR)។ បញ្ហានៃការឆ្លើយតបខ្សោយក្នុងការរកឃើញអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដរលកវែង គឺជាកង្វល់អស់រយៈពេលជាយូរមកហើយ ដែលកំណត់យ៉ាងខ្លាំងនូវភាពជឿជាក់នៃកម្មវិធីឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិច។ ទោះបីជាឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា avalanche photodetector (ឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺ APD) មានដំណើរការឆ្លើយតបដ៏ល្អឥតខ្ចោះ វាទទួលរងនូវចរន្តងងឹតខ្ពស់ក្នុងអំឡុងពេលគុណ។

ដើម្បីដោះស្រាយបញ្ហាទាំងនេះ ក្រុមមួយមកពីសាកលវិទ្យាល័យវិទ្យាសាស្ត្រ និងបច្ចេកវិទ្យាអេឡិចត្រូនិកចិន បានរចនាដោយជោគជ័យនូវឌីយ៉ូដពន្លឺអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដរលកវែង (APD) ថ្នាក់ II superlattice (T2SL) ដែលមានប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់។ អ្នកស្រាវជ្រាវបានប្រើអត្រាបញ្ចូលគ្នាឡើងវិញនៃស្រទាប់ស្រូបយក InAs/InAsSb T2SL ដើម្បីកាត់បន្ថយចរន្តងងឹត។ ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះ AlAsSb ដែលមានតម្លៃ k ទាបត្រូវបានប្រើជាស្រទាប់គុណដើម្បីទប់ស្កាត់សំឡេងរំខានរបស់ឧបករណ៍ ខណៈពេលដែលរក្សាបាននូវកម្រិត gain គ្រប់គ្រាន់។ ការរចនានេះផ្តល់នូវដំណោះស្រាយដ៏ជោគជ័យមួយសម្រាប់លើកកម្ពស់ការអភិវឌ្ឍបច្ចេកវិទ្យារកឃើញអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដរលកវែង។ ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាទទួលយកការរចនាជាជំហានៗ ហើយដោយការកែតម្រូវសមាមាត្រសមាសភាពនៃ InAs និង InAsSb ការផ្លាស់ប្តូររលូននៃរចនាសម្ព័ន្ធក្រុមត្រូវបានសម្រេច ហើយដំណើរការរបស់ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាត្រូវបានធ្វើឱ្យប្រសើរឡើង។ ទាក់ទងនឹងការជ្រើសរើសសម្ភារៈ និងដំណើរការរៀបចំ ការសិក្សានេះពិពណ៌នាលម្អិតអំពីវិធីសាស្ត្រលូតលាស់ និងប៉ារ៉ាម៉ែត្រដំណើរការនៃសម្ភារៈ InAs/InAsSb T2SL ដែលប្រើដើម្បីរៀបចំឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា។ ការកំណត់សមាសភាព និងកម្រាស់នៃ InAs/InAsSb T2SL គឺមានសារៈសំខាន់ ហើយការកែតម្រូវប៉ារ៉ាម៉ែត្រគឺត្រូវបានទាមទារដើម្បីសម្រេចបាននូវតុល្យភាពភាពតានតឹង។ នៅក្នុងបរិបទនៃការរកឃើញអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដរលកវែង ដើម្បីសម្រេចបានរលកកាត់ផ្តាច់ដូចគ្នានឹង InAs/GaSb T2SL តម្រូវឱ្យមានរយៈពេលតែមួយ InAs/InAsSb T2SL ដែលក្រាស់ជាង។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ វដ្តតែមួយដែលក្រាស់ជាងនេះបណ្តាលឱ្យមានការថយចុះនៃមេគុណស្រូបយកក្នុងទិសដៅនៃការលូតលាស់ និងការកើនឡើងនៃម៉ាស់ប្រសិទ្ធភាពនៃរន្ធនៅក្នុង T2SL។ វាត្រូវបានគេរកឃើញថាការបន្ថែមសមាសធាតុ Sb អាចសម្រេចបានរលកកាត់ផ្តាច់យូរជាងនេះដោយមិនបង្កើនកម្រាស់រយៈពេលតែមួយគួរឱ្យកត់សម្គាល់។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ សមាសធាតុ Sb ច្រើនពេកអាចនាំឱ្យមានការបំបែកធាតុ Sb។

ដូច្នេះ InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL ដែលមានក្រុម Sb 0.5 ត្រូវបានជ្រើសរើសជាស្រទាប់សកម្មនៃ APDឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺ. InAs/InAsSb T2SL ភាគច្រើនដុះលើស្រទាប់ខាងក្រោម GaSb ដូច្នេះតួនាទីរបស់ GaSb ក្នុងការគ្រប់គ្រងភាពតានតឹងត្រូវយកមកពិចារណា។ ជាទូទៅ ការសម្រេចបាននូវលំនឹងភាពតានតឹងពាក់ព័ន្ធនឹងការប្រៀបធៀបថេរឡាទីសជាមធ្យមនៃឡាទីសខ្ពស់សម្រាប់រយៈពេលមួយទៅនឹងថេរឡាទីសនៃស្រទាប់ខាងក្រោម។ ជាទូទៅ ភាពតានតឹង tensile នៅក្នុង InAs ត្រូវបានផ្តល់សំណងដោយភាពតានតឹងបង្ហាប់ដែលណែនាំដោយ InAsSb ដែលបណ្តាលឱ្យមានស្រទាប់ InAs ក្រាស់ជាងស្រទាប់ InAsSb។ ការសិក្សានេះបានវាស់លក្ខណៈឆ្លើយតប photoelectric នៃឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺ avalanche រួមទាំងការឆ្លើយតបវិសាលគម ចរន្តងងឹត សំឡេងរំខាន។ល។ និងបានផ្ទៀងផ្ទាត់ប្រសិទ្ធភាពនៃការរចនាស្រទាប់ជម្រាលជាជំហានៗ។ ឥទ្ធិពលគុណ avalanche នៃឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺ avalanche ត្រូវបានវិភាគ ហើយទំនាក់ទំនងរវាងកត្តាគុណ និងថាមពលពន្លឺចូល សីតុណ្ហភាព និងប៉ារ៉ាម៉ែត្រផ្សេងទៀតត្រូវបានពិភាក្សា។

រូបភាព (ក) ដ្យាក្រាមគ្រោងការណ៍នៃឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដរលកវែង APD InAs/InAsSb; (ខ) ដ្យាក្រាមគ្រោងការណ៍នៃដែនអគ្គិសនីនៅស្រទាប់នីមួយៗនៃឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺ APD។