avalanche photodetector ၏နောက်ဆုံးသုတေသန

နောက်ဆုံးပေါ်သုတေသနနှင်းမုန်တိုင်း ဓါတ်ပုံဖမ်းစက်

အနီအောက်ရောင်ခြည် ထောက်လှမ်းခြင်းနည်းပညာကို စစ်ရေးထောက်လှမ်းခြင်း၊ ပတ်ဝန်းကျင်စောင့်ကြည့်ခြင်း၊ ဆေးဘက်ဆိုင်ရာ ရောဂါရှာဖွေခြင်းနှင့် အခြားနယ်ပယ်များတွင် တွင်ကျယ်စွာ အသုံးပြုပါသည်။ သမားရိုးကျ အနီအောက်ရောင်ခြည် ထောက်လှမ်းကိရိယာများသည် ထောက်လှမ်းမှု အာရုံခံနိုင်စွမ်း၊ တုံ့ပြန်မှုအမြန်နှုန်း စသည်တို့ကဲ့သို့ စွမ်းဆောင်ရည်တွင် ကန့်သတ်ချက်အချို့ရှိသည်။ InAs/InAsSb Class II superlattice (T2SL) ပစ္စည်းများသည် အလွန်ကောင်းမွန်သော ဓာတ်ပုံလျှပ်စစ်ဂုဏ်သတ္တိများနှင့် ညှိယူနိုင်စွမ်းရှိသောကြောင့် ၎င်းတို့သည် လှိုင်းရှည်အနီအောက်ရောင်ခြည် (LWIR) ထောက်လှမ်းခြင်းအတွက် စံပြဖြစ်စေပါသည်။ ရှည်လျားသော လှိုင်းအနီအောက်ရောင်ခြည် ထောက်လှမ်းမှုတွင် တုံ့ပြန်မှု အားနည်းသည့် ပြဿနာသည် အချိန်ကြာမြင့်စွာ စိုးရိမ်စရာဖြစ်ပြီး၊ အီလက်ထရွန်နစ်ကိရိယာ အသုံးချပရိုဂရမ်များ၏ ယုံကြည်စိတ်ချရမှုကို လွန်စွာ ကန့်သတ်ထားသည်။ နှင်းတောင် ပြိုကျတဲ့ photodetector ဆိုပေမယ့် (APD ဓာတ်ပုံထောက်လှမ်းကိရိယာ) အလွန်ကောင်းမွန်သော တုံ့ပြန်မှုစွမ်းဆောင်ရည်ရှိပြီး ၎င်းသည် ပွားနေစဉ်အတွင်း မြင့်မားသောမှောင်သောလျှပ်စီးကြောင်းကို ခံစားနေရသည်။

အဆိုပါပြဿနာများကိုဖြေရှင်းရန်၊ University of Electronic Science and Technology of China မှ အဖွဲ့တစ်ဖွဲ့သည် စွမ်းဆောင်ရည်မြင့် Class II superlattice (T2SL) long-wave infrared avalanche photodiode (APD) ကို အောင်မြင်စွာ ဒီဇိုင်းထုတ်ခဲ့သည်။ သုတေသီများသည် မှောင်သောလျှပ်စီးကြောင်းကို လျှော့ချရန် InAs/InAsSb T2SL စုပ်ယူအလွှာ၏ နိမ့်သော auger recombination rate ကို အသုံးပြုခဲ့သည်။ တစ်ချိန်တည်းမှာပင်၊ k တန်ဖိုးနည်းသော AlAsSb ကို လုံလောက်သောရရှိမှုကို ထိန်းသိမ်းထားစဉ်တွင် စက်၏ဆူညံသံကို ဖိနှိပ်ရန် အမြှောက်အလွှာအဖြစ် အသုံးပြုသည်။ ဤဒီဇိုင်းသည် ရှည်လျားသော လှိုင်းအနီအောက်ရောင်ခြည် ထောက်လှမ်းမှုနည်းပညာကို မြှင့်တင်ရန်အတွက် အလားအလာရှိသော ဖြေရှင်းချက်တစ်ခု ပံ့ပိုးပေးပါသည်။ detector သည် အဆင့်လိုက်ပုံစံဒီဇိုင်းကိုလက်ခံပြီး InAs နှင့် InAsSb ၏ဖွဲ့စည်းမှုအချိုးအစားကို ချိန်ညှိခြင်းဖြင့် တီးဝိုင်းဖွဲ့စည်းပုံ၏ချောမွေ့သောအကူးအပြောင်းကိုအောင်မြင်ပြီး detector ၏စွမ်းဆောင်ရည်ကိုမြှင့်တင်ပေးပါသည်။ ပစ္စည်းရွေးချယ်ခြင်းနှင့် ပြင်ဆင်ခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်များတွင်၊ ဤလေ့လာမှုသည် ထောက်လှမ်းကိရိယာကိုပြင်ဆင်ရာတွင်အသုံးပြုသည့် InAs/InAsSb T2SL ပစ္စည်း၏တိုးတက်မှုနည်းလမ်းနှင့် လုပ်ငန်းစဉ်ဘောင်များကို အသေးစိတ်ဖော်ပြထားသည်။ InAs/InAsSb T2SL ၏ ဖွဲ့စည်းမှုနှင့် အထူကို သတ်မှတ်ခြင်းသည် အရေးကြီးပြီး ဖိအားချိန်ခွင်လျှာကို ရရှိရန်အတွက် ကန့်သတ်ချက် ချိန်ညှိမှု လိုအပ်ပါသည်။ လှိုင်းအကြာကြီး အနီအောက်ရောင်ခြည် ထောက်လှမ်းမှု အခြေအနေတွင်၊ InAs/GaSb T2SL ကဲ့သို့ တူညီသော ဖြတ်တောက်ထားသော လှိုင်းအလျားကို ရရှိရန်၊ ပိုထူသော InAs/InAsSb T2SL တစ်ခုတည်းသော ကာလ လိုအပ်ပါသည်။ သို့သော်လည်း ပိုထူသော monocycle သည် ကြီးထွားမှု၏ ဦးတည်ချက်တွင် စုပ်ယူမှု ကိန်းဂဏန်းကို ကျဆင်းစေပြီး T2SL တွင် ထိရောက်သော အပေါက်များ တိုးလာစေသည်။ Sb အစိတ်အပိုင်းကို ပေါင်းထည့်ခြင်းသည် ကာလအထူကို သိသိသာသာ မတိုးစေဘဲ ပိုရှည်သောဖြတ်တောက်မှုလှိုင်းအလျားကို ရရှိစေနိုင်ကြောင်း တွေ့ရှိရပါသည်။ သို့သော်၊ အလွန်အကျွံ Sb ဖွဲ့စည်းမှုသည် Sb ဒြပ်စင်များကို ခွဲခြားခြင်းသို့ ဦးတည်သွားစေနိုင်သည်။

ထို့ကြောင့်၊ Sb အုပ်စု 0.5 ပါသော InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL ကို APD ၏တက်ကြွသောအလွှာအဖြစ် ရွေးချယ်ခဲ့သည်ဓာတ်ပုံထောက်လှမ်းကိရိယာ. InAs/InAsSb T2SL သည် GaSb အလွှာပေါ်တွင် အဓိကအားဖြင့် ကြီးထွားလာသောကြောင့် strain စီမံခန့်ခွဲမှုတွင် GaSb ၏ အခန်းကဏ္ဍကို ထည့်သွင်းစဉ်းစားရန် လိုအပ်ပါသည်။ အခြေခံအားဖြင့်၊ strain equilibrium ကိုရရှိရန် အချိန်ကာလတစ်ခုအတွက် superlattic တစ်ခု၏ ပျမ်းမျှ ရာဇမတ်ကွက်ကို ကွက်လပ်၏ ကွက်လပ်နှင့် နှိုင်းယှဉ်ခြင်း ပါဝင်သည်။ ယေဘူယျအားဖြင့် InAs ရှိ tensile strain ကို InAsSb မှ ထုတ်လွှတ်သော compressive strain ဖြင့် ပေးဆောင်ပြီး InAs အလွှာထက် ပိုထူသော InAs အလွှာကို ဖြစ်ပေါ်စေသည်။ ဤလေ့လာမှုသည် ရောင်စဉ်တန်းတုံ့ပြန်မှု၊ မှောင်သောလျှပ်စီးကြောင်း၊ ဆူညံသံစသည်ဖြင့် နှင်းလျှောကျနေသော ဓါတ်ဖမ်းစက်၏ ဓါတ်ပုံလျှပ်စစ်တုံ့ပြန်မှုဝိသေသလက္ခဏာများကို တိုင်းတာပြီး အဆင့်လိုက် gradient အလွှာဒီဇိုင်း၏ ထိရောက်မှုကို စစ်ဆေးခဲ့သည်။ avalanche photodetector ၏ နှင်းပြိုကျမှုပွားခြင်းအကျိုးသက်ရောက်မှုကို ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာပြီး အမြှောက်ကိန်းနှင့် အလင်းစွမ်းအား၊ အပူချိန်နှင့် အခြားသော ကန့်သတ်ချက်များကြား ဆက်နွယ်မှုကို ဆွေးနွေးထားသည်။

သဖန်းသီး။ (က) InAs/InAsSb လှိုင်းရှည် အနီအောက်ရောင်ခြည် APD ဓာတ်ပုံdetector ၏ ဇယားကွက်၊ (ခ) APD photodetector အလွှာတစ်ခုစီရှိ လျှပ်စစ်စက်ကွင်းများ၏ ဇယားကွက်များ။