ការស្រាវជ្រាវចុងក្រោយរបស់ អឧបករណ៍ចាប់រូបភាព avalanche
បច្ចេកវិជ្ជារាវរកអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដត្រូវបានប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយនៅក្នុងការឈ្លបយកការណ៍យោធា ការត្រួតពិនិត្យបរិស្ថាន ការវិនិច្ឆ័យវេជ្ជសាស្រ្ត និងវិស័យផ្សេងៗទៀត។ ឧបករណ៍រាវរកអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដបែបប្រពៃណីមានដែនកំណត់មួយចំនួនក្នុងការអនុវត្ត ដូចជាភាពរសើបនៃការរកឃើញ ល្បឿនឆ្លើយតបជាដើម។ សមា្ភារៈ InAs/InAsSb Class II superlattice (T2SL) មានលក្ខណៈសម្បត្តិ photoelectric ដ៏ល្អឥតខ្ចោះ និងអាចបត់បែនបាន ដែលធ្វើឱ្យវាល្អសម្រាប់ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដរលកវែង (LWIR) ។ បញ្ហានៃការឆ្លើយតបខ្សោយនៅក្នុងការរាវរកអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដរលកដ៏វែង គឺជាក្តីកង្វល់អស់រយៈពេលជាយូរមកហើយ ដែលកំណត់យ៉ាងខ្លាំងនូវភាពជឿជាក់នៃកម្មវិធីឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិក។ ទោះបីជា avalanche photodetector (ឧបករណ៍ចាប់រូបភាព APD) មានដំណើរការឆ្លើយតបដ៏ល្អឥតខ្ចោះ វាទទួលរងពីចរន្តងងឹតខ្ពស់កំឡុងពេលគុណ។
ដើម្បីដោះស្រាយបញ្ហាទាំងនេះ ក្រុមមកពីសកលវិទ្យាល័យវិទ្យាសាស្ត្រអេឡិចត្រូនិក និងបច្ចេកវិទ្យានៃប្រទេសចិន បានបង្កើតដោយជោគជ័យនូវឧបករណ៍បំពងសំឡេងប្រភេទ 2 superlattice (T2SL) long-wave infrared avalanche photodiode (APD) ដោយជោគជ័យ។ អ្នកស្រាវជ្រាវបានប្រើអត្រានៃការផ្សំឡើងវិញនៃ auger ទាបនៃស្រទាប់ស្រូបយក InAs/InAsSb T2SL ដើម្បីកាត់បន្ថយចរន្តងងឹត។ ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះ AlAsSb ដែលមានតម្លៃ k ទាបត្រូវបានប្រើជាស្រទាប់មេគុណដើម្បីទប់ស្កាត់សំលេងរំខានរបស់ឧបករណ៍ខណៈពេលដែលរក្សាបាននូវការកើនឡើងគ្រប់គ្រាន់។ ការរចនានេះផ្តល់នូវដំណោះស្រាយដ៏ជោគជ័យមួយសម្រាប់ការលើកកម្ពស់ការអភិវឌ្ឍន៍នៃបច្ចេកវិទ្យារាវរកអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដរលកវែង។ ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាទទួលយកការរចនាជាជំហានមួយ ហើយដោយការកែសម្រួលសមាមាត្រសមាសភាពនៃ InAs និង InAsSb ការផ្លាស់ប្តូររលូននៃរចនាសម្ព័ន្ធក្រុមតន្រ្តីត្រូវបានសម្រេច ហើយដំណើរការរបស់ឧបករណ៍ចាប់ត្រូវបានធ្វើឱ្យប្រសើរឡើង។ នៅក្នុងលក្ខខណ្ឌនៃការជ្រើសរើសសម្ភារៈ និងដំណើរការរៀបចំ ការសិក្សានេះពិពណ៌នាលម្អិតអំពីវិធីសាស្ត្រលូតលាស់ និងប៉ារ៉ាម៉ែត្រដំណើរការនៃសម្ភារៈ InAs/InAsSb T2SL ដែលប្រើដើម្បីរៀបចំឧបករណ៍រាវរក។ ការកំណត់សមាសភាព និងកម្រាស់របស់ InAs/InAsSb T2SL គឺមានសារៈសំខាន់ ហើយការកែតម្រូវប៉ារ៉ាម៉ែត្រគឺត្រូវបានទាមទារ ដើម្បីសម្រេចបាននូវតុល្យភាពភាពតានតឹង។ នៅក្នុងបរិបទនៃការរាវរកអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដរលកវែង ដើម្បីសម្រេចបាននូវប្រវែងរលកកាត់ដូចគ្នាទៅនឹង InAs/GaSb T2SL ត្រូវការរយៈពេលតែមួយ InAs/InAsSb T2SL កាន់តែក្រាស់។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ម៉ូណូកង់កាន់តែក្រាស់នាំអោយមានការថយចុះនៃមេគុណស្រូបយកក្នុងទិសដៅនៃការលូតលាស់ និងការកើនឡើងនៃម៉ាស់ដ៏មានប្រសិទ្ធភាពនៃរន្ធនៅក្នុង T2SL ។ វាត្រូវបានគេរកឃើញថាការបន្ថែមសមាសធាតុ Sb អាចសម្រេចបានរលកកាត់វែងជាងដោយមិនមានការកើនឡើងយ៉ាងខ្លាំងនូវកម្រាស់នៃរយៈពេលតែមួយ។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ សមាសភាព Sb ច្រើនពេកអាចនាំឱ្យមានការបំបែកធាតុ Sb ។
ដូច្នេះ InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL ជាមួយក្រុម Sb 0.5 ត្រូវបានជ្រើសរើសជាស្រទាប់សកម្មនៃ APDឧបករណ៍ចាប់រូបភាព. InAs/InAsSb T2SL លូតលាស់ជាចម្បងលើស្រទាប់ខាងក្រោម GaSb ដូច្នេះតួនាទីរបស់ GaSb ក្នុងការគ្រប់គ្រងសំពាធចាំបាច់ត្រូវយកមកពិចារណា។ ជាការសំខាន់ ការសម្រេចបាននូវលំនឹងសំពាធពាក់ព័ន្ធនឹងការប្រៀបធៀបថេរនៃបន្ទះឈើជាមធ្យមនៃ superlattice សម្រាប់រយៈពេលមួយទៅនឹងថេរបន្ទះឈើនៃស្រទាប់ខាងក្រោម។ ជាទូទៅ សំពាធ tensile នៅក្នុង InAs ត្រូវបានផ្តល់សំណងដោយសំពាធបង្ហាប់ដែលណែនាំដោយ InAsSb ដែលបណ្តាលឱ្យស្រទាប់ InAs ក្រាស់ជាងស្រទាប់ InAsSb ។ ការសិក្សានេះបានវាស់ស្ទង់លក្ខណៈនៃការឆ្លើយតបរបស់ photoelectric នៃ avalanche photodetector រួមទាំងការឆ្លើយតបជាវិសាលគម ចរន្តងងឹត សំលេងរំខាន។ល។ និងបានផ្ទៀងផ្ទាត់ប្រសិទ្ធភាពនៃការរចនាស្រទាប់ជម្រាល។ ឥទ្ធិពលមេគុណនៃការធ្លាក់ព្រិលរបស់ឧបករណ៍ចាប់រូបភាព avalanche ត្រូវបានវិភាគ ហើយទំនាក់ទំនងរវាងកត្តាគុណ និងថាមពលពន្លឺឧបទ្ទវហេតុ សីតុណ្ហភាព និងប៉ារ៉ាម៉ែត្រផ្សេងទៀតត្រូវបានពិភាក្សា។
រូបភព។ (ក) ដ្យាក្រាមគំនូសតាងនៃ InAs/InAsSb long-wave infrared photodetector APD photodetector; (ខ) ដ្យាក្រាមគំនូសតាងនៃវាលអគ្គិសនីនៅស្រទាប់នីមួយៗនៃឧបករណ៍ចាប់រូបភាព APD ។
ពេលវេលាផ្សាយ៖ មករា-០៦-២០២៥