હિમપ્રપાત ફોટોડિટેક્ટરનું નવીનતમ સંશોધન

નવીનતમ સંશોધનહિમપ્રપાત ફોટોડિટેક્ટર

ઇન્ફ્રારેડ ડિટેક્શન ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ લશ્કરી રિકોનિસન્સ, પર્યાવરણીય દેખરેખ, તબીબી નિદાન અને અન્ય ક્ષેત્રોમાં વ્યાપકપણે થાય છે. પરંપરાગત ઇન્ફ્રારેડ ડિટેક્ટર્સમાં કામગીરીમાં કેટલીક મર્યાદાઓ હોય છે, જેમ કે શોધ સંવેદનશીલતા, પ્રતિભાવ ગતિ વગેરે. InAs/InAsSb વર્ગ II સુપરલેટીસ (T2SL) સામગ્રીમાં ઉત્તમ ફોટોઇલેક્ટ્રિક ગુણધર્મો અને ટ્યુનેબિલિટી હોય છે, જે તેમને લાંબા-તરંગ ઇન્ફ્રારેડ (LWIR) ડિટેક્ટર માટે આદર્શ બનાવે છે. લાંબા તરંગ ઇન્ફ્રારેડ ડિટેક્શનમાં નબળા પ્રતિભાવની સમસ્યા લાંબા સમયથી ચિંતાનો વિષય રહી છે, જે ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણ એપ્લિકેશનોની વિશ્વસનીયતાને મોટા પ્રમાણમાં મર્યાદિત કરે છે. જોકે હિમપ્રપાત ફોટોડિટેક્ટર (APD ફોટોડિટેક્ટર) ઉત્તમ પ્રતિભાવ પ્રદર્શન ધરાવે છે, તે ગુણાકાર દરમિયાન ઉચ્ચ શ્યામ પ્રવાહથી પીડાય છે.

આ સમસ્યાઓના ઉકેલ માટે, ચીનની ઇલેક્ટ્રોનિક સાયન્સ એન્ડ ટેકનોલોજી યુનિવર્સિટીની એક ટીમે સફળતાપૂર્વક ઉચ્ચ-પ્રદર્શન વર્ગ II સુપરલેટીસ (T2SL) લોંગ-વેવ ઇન્ફ્રારેડ હિમસ્ખલન ફોટોડાયોડ (APD) ડિઝાઇન કરી છે. સંશોધકોએ ડાર્ક કરંટ ઘટાડવા માટે InAs/InAsSb T2SL શોષક સ્તરના નીચલા ઓગર રિકોમ્બિનેશન રેટનો ઉપયોગ કર્યો. તે જ સમયે, પૂરતો લાભ જાળવી રાખીને ઉપકરણના અવાજને દબાવવા માટે ઓછા k મૂલ્યવાળા AlAsSb નો ગુણાકાર સ્તર તરીકે ઉપયોગ થાય છે. આ ડિઝાઇન લાંબા તરંગ ઇન્ફ્રારેડ શોધ તકનીકના વિકાસને પ્રોત્સાહન આપવા માટે એક આશાસ્પદ ઉકેલ પૂરો પાડે છે. ડિટેક્ટર સ્ટેપ્ડ ટાયર્ડ ડિઝાઇન અપનાવે છે, અને InAs અને InAsSb ના રચના ગુણોત્તરને સમાયોજિત કરીને, બેન્ડ સ્ટ્રક્ચરનું સરળ સંક્રમણ પ્રાપ્ત થાય છે, અને ડિટેક્ટરનું પ્રદર્શન સુધારે છે. સામગ્રી પસંદગી અને તૈયારી પ્રક્રિયાના સંદર્ભમાં, આ અભ્યાસ ડિટેક્ટર તૈયાર કરવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતી InAs/InAsSb T2SL સામગ્રીની વૃદ્ધિ પદ્ધતિ અને પ્રક્રિયા પરિમાણોનું વિગતવાર વર્ણન કરે છે. InAs/InAsSb T2SL ની રચના અને જાડાઈ નક્કી કરવી મહત્વપૂર્ણ છે અને તાણ સંતુલન પ્રાપ્ત કરવા માટે પરિમાણ ગોઠવણ જરૂરી છે. લાંબા-તરંગ ઇન્ફ્રારેડ શોધના સંદર્ભમાં, InAs/GaSb T2SL જેટલી જ કટ-ઓફ તરંગલંબાઇ પ્રાપ્ત કરવા માટે, વધુ ગાઢ InAs/InAsSb T2SL સિંગલ પિરિયડ જરૂરી છે. જો કે, જાડા મોનોસાયકલના પરિણામે વૃદ્ધિની દિશામાં શોષણ ગુણાંકમાં ઘટાડો થાય છે અને T2SL માં છિદ્રોના અસરકારક દળમાં વધારો થાય છે. એવું જાણવા મળ્યું છે કે Sb ઘટક ઉમેરવાથી સિંગલ પિરિયડ જાડાઈમાં નોંધપાત્ર વધારો કર્યા વિના લાંબી કટઓફ તરંગલંબાઇ પ્રાપ્ત કરી શકાય છે. જો કે, વધુ પડતી Sb રચના Sb તત્વોના વિભાજન તરફ દોરી શકે છે.

તેથી, Sb ગ્રુપ 0.5 સાથે InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL ને APD ના સક્રિય સ્તર તરીકે પસંદ કરવામાં આવ્યું હતું.ફોટોડિટેક્ટર. InAs/InAsSb T2SL મુખ્યત્વે GaSb સબસ્ટ્રેટ્સ પર ઉગે છે, તેથી સ્ટ્રેન મેનેજમેન્ટમાં GaSb ની ભૂમિકા ધ્યાનમાં લેવાની જરૂર છે. મૂળભૂત રીતે, સ્ટ્રેન સંતુલન પ્રાપ્ત કરવા માટે એક સમયગાળા માટે સુપરલેટીસના સરેરાશ લેટીસ કોન્સ્ટન્ટની સરખામણી સબસ્ટ્રેટના લેટીસ કોન્સ્ટન્ટ સાથે કરવામાં આવે છે. સામાન્ય રીતે, InAs માં ટેન્સાઈલ સ્ટ્રેનને InAsSb દ્વારા રજૂ કરાયેલા કોમ્પ્રેસિવ સ્ટ્રેન દ્વારા વળતર આપવામાં આવે છે, જેના પરિણામે InAsSb લેયર કરતાં જાડું InAs લેયર બને છે. આ અભ્યાસમાં હિમપ્રપાત ફોટોડિટેક્ટરની ફોટોઇલેક્ટ્રિક પ્રતિભાવ લાક્ષણિકતાઓ માપવામાં આવી હતી, જેમાં સ્પેક્ટ્રલ પ્રતિભાવ, શ્યામ પ્રવાહ, અવાજ વગેરેનો સમાવેશ થાય છે, અને સ્ટેપ્ડ ગ્રેડિયન્ટ લેયર ડિઝાઇનની અસરકારકતા ચકાસવામાં આવી હતી. હિમપ્રપાત ફોટોડિટેક્ટરની હિમપ્રપાત ગુણાકાર અસરનું વિશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું છે, અને ગુણાકાર પરિબળ અને ઘટના પ્રકાશ શક્તિ, તાપમાન અને અન્ય પરિમાણો વચ્ચેના સંબંધની ચર્ચા કરવામાં આવી છે.

આકૃતિ. (A) InAs/InAsSb લોંગ-વેવ ઇન્ફ્રારેડ APD ફોટોડિટેક્ટરનું સ્કીમેટિક ડાયાગ્રામ; (B) APD ફોટોડિટેક્ટરના દરેક સ્તર પર ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડનું સ્કીમેટિક ડાયાગ્રામ.