હિમપ્રપાત ફોટોડિટેક્ટરનું નવીનતમ સંશોધન

નું નવીનતમ સંશોધનહિમપ્રપાત ફોટોડિટેક્ટર

ઇન્ફ્રારેડ ડિટેક્શન ટેક્નોલોજીનો વ્યાપકપણે લશ્કરી જાસૂસી, પર્યાવરણીય દેખરેખ, તબીબી નિદાન અને અન્ય ક્ષેત્રોમાં ઉપયોગ થાય છે. પારંપરિક ઇન્ફ્રારેડ ડિટેક્ટરની કામગીરીમાં કેટલીક મર્યાદાઓ હોય છે, જેમ કે શોધ સંવેદનશીલતા, પ્રતિભાવ ગતિ અને તેથી વધુ. InAs/InAsSb વર્ગ II સુપરલેટીસ (T2SL) સામગ્રીમાં ઉત્તમ ફોટોઇલેક્ટ્રિક ગુણધર્મો અને ટ્યુનેબિલિટી હોય છે, જે તેમને લોંગ-વેવ ઇન્ફ્રારેડ (LWIR) ડિટેક્ટર માટે આદર્શ બનાવે છે. લાંબા તરંગ ઇન્ફ્રારેડ શોધમાં નબળા પ્રતિભાવની સમસ્યા લાંબા સમયથી ચિંતાનો વિષય છે, જે ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણ એપ્લિકેશન્સની વિશ્વસનીયતાને મોટા પ્રમાણમાં મર્યાદિત કરે છે. જોકે હિમપ્રપાત ફોટોડિટેક્ટર (એપીડી ફોટોડિટેક્ટર) ઉત્તમ પ્રતિભાવ પ્રદર્શન ધરાવે છે, તે ગુણાકાર દરમિયાન ઉચ્ચ શ્યામ પ્રવાહથી પીડાય છે.

આ સમસ્યાઓને ઉકેલવા માટે, ચીનની યુનિવર્સિટી ઓફ ઇલેક્ટ્રોનિક સાયન્સ એન્ડ ટેક્નોલોજીની એક ટીમે સફળતાપૂર્વક ઉચ્ચ-પ્રદર્શન વર્ગ II સુપરલેટીસ (T2SL) લોંગ-વેવ ઇન્ફ્રારેડ હિમપ્રપાત ફોટોોડિયોડ (APD) ડિઝાઇન કરી છે. સંશોધકોએ અંધારિયા પ્રવાહને ઘટાડવા માટે InAs/InAsSb T2SL શોષક સ્તરના નીચા ઓગર રિકોમ્બિનેશન રેટનો ઉપયોગ કર્યો. તે જ સમયે, નીચા k મૂલ્ય સાથે AlAsSb નો ઉપયોગ ઉપકરણના અવાજને દબાવવા માટે ગુણક સ્તર તરીકે થાય છે જ્યારે પૂરતો લાભ જાળવી રાખવામાં આવે છે. આ ડિઝાઇન લોંગ વેવ ઇન્ફ્રારેડ ડિટેક્શન ટેકનોલોજીના વિકાસને પ્રોત્સાહન આપવા માટે આશાસ્પદ ઉકેલ પૂરો પાડે છે. ડિટેક્ટર સ્ટેપ્ડ ટાયર્ડ ડિઝાઇન અપનાવે છે, અને InAs અને InAsSb ના કમ્પોઝિશન રેશિયોને સમાયોજિત કરીને, બેન્ડ સ્ટ્રક્ચરનું સરળ સંક્રમણ પ્રાપ્ત થાય છે, અને ડિટેક્ટરની કામગીરીમાં સુધારો થાય છે. સામગ્રીની પસંદગી અને તૈયારીની પ્રક્રિયાના સંદર્ભમાં, આ અભ્યાસ ડિટેક્ટર તૈયાર કરવા માટે વપરાતી InAs/InAsSb T2SL સામગ્રીની વૃદ્ધિ પદ્ધતિ અને પ્રક્રિયાના પરિમાણોનું વિગતવાર વર્ણન કરે છે. InAs/InAsSb T2SL ની રચના અને જાડાઈ નક્કી કરવી મહત્વપૂર્ણ છે અને તણાવ સંતુલન હાંસલ કરવા માટે પરિમાણ ગોઠવણ જરૂરી છે. લોંગ-વેવ ઇન્ફ્રારેડ ડિટેક્શનના સંદર્ભમાં, InAs/GaSb T2SL જેવી જ કટ-ઓફ તરંગલંબાઇ હાંસલ કરવા માટે, એક 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 સમૂહમાં વધારો થાય છે. એવું જાણવા મળ્યું છે કે Sb ઘટક ઉમેરવાથી સિંગલ પીરિયડની 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 જૂથ 0.5 સાથે InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL ને APD ના સક્રિય સ્તર તરીકે પસંદ કરવામાં આવ્યું હતું.ફોટોડિટેક્ટર. InAs/InAsSb T2SL મુખ્યત્વે GaSb સબસ્ટ્રેટ પર વધે છે, તેથી તાણ વ્યવસ્થાપનમાં GaSbની ભૂમિકાને ધ્યાનમાં લેવાની જરૂર છે. અનિવાર્યપણે, તાણ સંતુલન હાંસલ કરવા માટે એક સમયગાળા માટે સુપરલેટીસના સરેરાશ જાળી સ્થિરાંકને સબસ્ટ્રેટના જાળી સ્થિરાંક સાથે સરખાવવાનો સમાવેશ થાય છે. સામાન્ય રીતે, InAs માં તાણયુક્ત તાણને InAsSb દ્વારા રજૂ કરાયેલ સંકુચિત તાણ દ્વારા વળતર આપવામાં આવે છે, પરિણામે InAsSb સ્તર કરતાં જાડું InAs સ્તર બને છે. આ અભ્યાસે હિમપ્રપાત ફોટોડિટેક્ટરની ફોટોઈલેક્ટ્રિક પ્રતિસાદ લાક્ષણિકતાઓને માપવામાં આવી હતી, જેમાં સ્પેક્ટ્રલ પ્રતિભાવ, શ્યામ પ્રવાહ, અવાજ વગેરેનો સમાવેશ થાય છે, અને સ્ટેપ્ડ ગ્રેડિયન્ટ લેયર ડિઝાઇનની અસરકારકતા ચકાસવામાં આવે છે. હિમપ્રપાત ફોટોડિટેક્ટરની હિમપ્રપાત ગુણાકાર અસરનું વિશ્લેષણ કરવામાં આવે છે, અને ગુણાકાર પરિબળ અને ઘટના પ્રકાશ શક્તિ, તાપમાન અને અન્ય પરિમાણો વચ્ચેના સંબંધની ચર્ચા કરવામાં આવે છે.

અંજીર. (A) InAs/InAsSb લોંગ-વેવ ઇન્ફ્રારેડ APD ફોટોડિટેક્ટરનું યોજનાકીય આકૃતિ; (B) APD ફોટોડિટેક્ટરના દરેક સ્તર પર ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડની યોજનાકીય રેખાકૃતિ.