နှင်းလျှောစီး ဓာတ်ပုံရှာဖွေကိရိယာ၏ နောက်ဆုံးပေါ် သုတေသန

၏ နောက်ဆုံးပေါ် သုတေသနပြုချက်နှင်းထုပြိုကျမှု ဓာတ်ပုံထောက်လှမ်းကိရိယာ

အနီအောက်ရောင်ခြည် ထောက်လှမ်းနည်းပညာကို စစ်ဘက်ဆိုင်ရာ ကင်းထောက်ခြင်း၊ ပတ်ဝန်းကျင် စောင့်ကြည့်ခြင်း၊ ဆေးဘက်ဆိုင်ရာ ရောဂါရှာဖွေခြင်းနှင့် အခြားနယ်ပယ်များတွင် ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့် အသုံးပြုကြသည်။ ရိုးရာ အနီအောက်ရောင်ခြည် ထောက်လှမ်းကိရိယာများတွင် ထောက်လှမ်းမှု အာရုံခံနိုင်စွမ်း၊ တုံ့ပြန်မှုအမြန်နှုန်း စသည်တို့ကဲ့သို့သော စွမ်းဆောင်ရည်တွင် ကန့်သတ်ချက်အချို့ရှိသည်။ InAs/InAsSb Class II superlattice (T2SL) ပစ္စည်းများသည် အလွန်ကောင်းမွန်သော photoelectric ဂုဏ်သတ္တိများနှင့် ချိန်ညှိနိုင်စွမ်းရှိသောကြောင့် long-wave infrared (LWIR) ထောက်လှမ်းကိရိယာများအတွက် သင့်တော်သည်။ long wave infrared ထောက်လှမ်းမှုတွင် တုံ့ပြန်မှု အားနည်းခြင်းပြဿနာသည် ကြာမြင့်စွာကတည်းက စိုးရိမ်ပူပန်မှုတစ်ခုဖြစ်ခဲ့ပြီး အီလက်ထရွန်းနစ်ကိရိယာအသုံးချမှုများ၏ ယုံကြည်စိတ်ချရမှုကို သိသိသာသာ ကန့်သတ်ထားသည်။ avalanche photodetector (APD အလင်းရှာဖွေကိရိယာ) တုံ့ပြန်မှု စွမ်းဆောင်ရည် အလွန်ကောင်းမွန်ပြီး၊ ပွားများနေစဉ်အတွင်း မြင့်မားသော မှောင်မိုက်လျှပ်စီးကြောင်း ကြုံတွေ့ရပါသည်။

ဤပြဿနာများကိုဖြေရှင်းရန်အတွက် တရုတ်နိုင်ငံ အီလက်ထရွန်းနစ်သိပ္ပံနှင့်နည်းပညာတက္ကသိုလ်မှအဖွဲ့တစ်ဖွဲ့သည် မြင့်မားသောစွမ်းဆောင်ရည်ရှိသော Class II superlattice (T2SL) long-wave infrared avalanche photodiode (APD) ကို အောင်မြင်စွာဒီဇိုင်းထုတ်ခဲ့သည်။ သုတေသီများသည် မှောင်မိုက်လျှပ်စီးကြောင်းကို လျှော့ချရန်အတွက် InAs/InAsSb T2SL absorber layer ၏ နိမ့်သော auger recombination rate ကို အသုံးပြုခဲ့သည်။ တစ်ချိန်တည်းမှာပင်၊ k တန်ဖိုးနည်းသော AlAsSb ကို multiplier layer အဖြစ်အသုံးပြုပြီး လုံလောက်သော gain ကိုထိန်းသိမ်းထားစဉ် device noise ကိုနှိမ်နင်းပေးသည်။ ဤဒီဇိုင်းသည် long wave infrared detection နည်းပညာဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုကို မြှင့်တင်ရန်အတွက် မျှော်လင့်ချက်ကောင်းသော ဖြေရှင်းချက်တစ်ခုကို ပေးစွမ်းသည်။ detector သည် stepped tiered design ကိုလက်ခံကျင့်သုံးပြီး InAs နှင့် InAsSb ၏ composition ratio ကိုချိန်ညှိခြင်းဖြင့် band structure ၏ချောမွေ့သောအသွင်ကူးပြောင်းမှုကိုရရှိပြီး detector ၏စွမ်းဆောင်ရည်ကိုတိုးတက်စေသည်။ ပစ္စည်းရွေးချယ်မှုနှင့်ပြင်ဆင်မှုလုပ်ငန်းစဉ်အရ၊ ဤလေ့လာမှုသည် detector ကိုပြင်ဆင်ရန်အသုံးပြုသော InAs/InAsSb T2SL ပစ္စည်း၏ growth method နှင့် process parameters များကိုအသေးစိတ်ဖော်ပြထားသည်။ InAs/InAsSb T2SL ၏ composition နှင့် thickness ကိုဆုံးဖြတ်ခြင်းသည် အရေးကြီးပြီး stress balance ရရှိရန် parameter adjustment လိုအပ်သည်။ ရှည်လျားသောလှိုင်းအနီအောက်ရောင်ခြည်ထောက်လှမ်းမှုတွင်၊ InAs/GaSb T2SL ကဲ့သို့ ဖြတ်တောက်မှုလှိုင်းအလျားတူညီစေရန်အတွက်၊ ပိုထူသော InAs/InAsSb T2SL single period လိုအပ်ပါသည်။ သို့သော်၊ ပိုထူသော monocycle သည် ကြီးထွားမှုဦးတည်ချက်တွင် absorption coefficient လျော့ကျစေပြီး T2SL ရှိ အပေါက်များ၏ effective mass တိုးလာစေသည်။ Sb အစိတ်အပိုင်းထည့်သွင်းခြင်းသည် single period thickness ကို သိသိသာသာမတိုးစေဘဲ ပိုရှည်သော ဖြတ်တောက်မှုလှိုင်းအလျားကို ရရှိစေနိုင်ကြောင်း တွေ့ရှိရပါသည်။ သို့သော် Sb ပါဝင်မှု လွန်ကဲခြင်းသည် Sb ဒြပ်စင်များ ခွဲထွက်ခြင်းကို ဖြစ်စေနိုင်သည်။

ထို့ကြောင့် Sb အုပ်စု 0.5 ရှိသော InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL ကို APD ၏ တက်ကြွသောအလွှာအဖြစ် ရွေးချယ်ခဲ့သည်။ဓာတ်ပုံရှာဖွေကိရိယာ။ InAs/InAsSb T2SL သည် အဓိကအားဖြင့် GaSb အောက်ခံများတွင် ပေါက်ရောက်သောကြောင့် strain management တွင် GaSb ၏ အခန်းကဏ္ဍကို ထည့်သွင်းစဉ်းစားရန် လိုအပ်ပါသည်။ အခြေခံအားဖြင့် strain equilibrium ရရှိရန် superlattice ၏ ပျမ်းမျှ lattice constant ကို substrate ၏ lattice constant နှင့် အချိန်ကာလတစ်ခုအတွက် နှိုင်းယှဉ်ခြင်း ပါဝင်သည်။ ယေဘုယျအားဖြင့် InAs ရှိ tensile strain ကို InAsSb မှ မိတ်ဆက်ပေးသော compressive strain ဖြင့် ပြန်လည်ဖြည့်တင်းပြီး InAsSb အလွှာထက် InAs အလွှာ ပိုထူစေသည်။ ဤလေ့လာမှုသည် spectral response၊ dark current၊ noise စသည်တို့ အပါအဝင် avalanche photodetector ၏ photoelectric response ဝိသေသလက္ခဏာများကို တိုင်းတာခဲ့ပြီး stepped gradient layer ဒီဇိုင်း၏ ထိရောက်မှုကို အတည်ပြုခဲ့သည်။ avalanche photodetector ၏ avalanche multiplication effect ကို ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာပြီး multiplication factor နှင့် incident light power၊ temperature နှင့် အခြား parameters များအကြား ဆက်နွယ်မှုကို ဆွေးနွေးထားသည်။

ပုံ (က) InAs/InAsSb ရှည်လျားလှိုင်းအနီအောက်ရောင်ခြည် APD ဖိုတိုထောက်လှမ်းကိရိယာ၏ ပုံကြမ်းပုံ၊ (ခ) APD ဖိုတိုထောက်လှမ်းကိရိယာ၏ အလွှာတစ်ခုစီရှိ လျှပ်စစ်စက်ကွင်းများ၏ ပုံကြမ်း။