การวิจัยล่าสุดของเครื่องตรวจจับแสงถล่ม

ผลการวิจัยล่าสุดของเครื่องตรวจจับภาพหิมะถล่ม

เทคโนโลยีการตรวจจับอินฟราเรดถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการลาดตระเวนทางทหาร การตรวจสอบสิ่งแวดล้อม การวินิจฉัยทางการแพทย์ และสาขาอื่นๆ เครื่องตรวจจับอินฟราเรดแบบดั้งเดิมมีข้อจำกัดด้านประสิทธิภาพ เช่น ความไวในการตรวจจับ ความเร็วในการตอบสนอง และอื่นๆ วัสดุซูเปอร์แลตทิซ (T2SL) InAs/InAsSb Class II มีคุณสมบัติโฟโตอิเล็กทริกและความสามารถในการปรับแต่งที่ยอดเยี่ยม ทำให้เหมาะสำหรับเครื่องตรวจจับอินฟราเรดคลื่นยาว (LWIR) ปัญหาการตอบสนองที่อ่อนแอในการตรวจจับอินฟราเรดคลื่นยาวเป็นปัญหามาเป็นเวลานาน ซึ่งจำกัดความน่าเชื่อถือของการใช้งานอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อย่างมาก แม้ว่าเครื่องตรวจจับแสงหิมะถล่ม (เครื่องตรวจจับแสง APD) มีประสิทธิภาพการตอบสนองที่ดีเยี่ยม โดยทนทุกข์ทรมานจากกระแสมืดสูงในระหว่างการคูณ

เพื่อแก้ไขปัญหาเหล่านี้ ทีมงานจากมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์อิเล็กทรอนิกส์และเทคโนโลยีแห่งประเทศจีนได้ประสบความสำเร็จในการออกแบบโฟโตไดโอดหิมะถล่มอินฟราเรดคลื่นยาวคลาส II (T2SL) ที่มีประสิทธิภาพสูง นักวิจัยใช้อัตราการรวมตัวกันใหม่ของสว่านที่ต่ำกว่าของชั้นดูดซับ T2SL InAs/InAsSb เพื่อลดกระแสมืด ในเวลาเดียวกัน AlAsSb ที่มีค่า k ต่ำจะถูกนำมาใช้เป็นเลเยอร์ตัวคูณเพื่อลดเสียงรบกวนของอุปกรณ์โดยยังคงรักษาอัตราขยายที่เพียงพอไว้ การออกแบบนี้เป็นโซลูชันที่น่าหวังในการส่งเสริมการพัฒนาเทคโนโลยีการตรวจจับอินฟราเรดคลื่นยาว อุปกรณ์ตรวจวัดใช้การออกแบบแบบขั้นบันได และด้วยการปรับอัตราส่วนองค์ประกอบของ InAs และ InAsSb จึงสามารถเปลี่ยนโครงสร้างแถบความถี่ได้อย่างราบรื่น และประสิทธิภาพของเครื่องตรวจจับก็ดีขึ้น ในแง่ของการเลือกวัสดุและกระบวนการเตรียมการ การศึกษานี้อธิบายรายละเอียดวิธีการขยายและพารามิเตอร์กระบวนการของวัสดุ InAs/InAsSb T2SL ที่ใช้ในการเตรียมเครื่องตรวจจับ การระบุองค์ประกอบและความหนาของ InAs/InAsSb T2SL เป็นสิ่งสำคัญ และจำเป็นต้องปรับพารามิเตอร์เพื่อให้เกิดความสมดุลของความเค้น ในบริบทของการตรวจจับอินฟราเรดคลื่นยาว เพื่อให้ได้ความยาวคลื่นตัดเดียวกันกับ InAs/GaSb T2SL จึงจำเป็นต้องมี InAs/InAsSb T2SL ที่หนาขึ้นในช่วงเวลาเดียว อย่างไรก็ตาม โมโนไซเคิลที่หนาขึ้นส่งผลให้ค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนแสงลดลงในทิศทางการเติบโต และเพิ่มมวลประสิทธิผลของรูใน T2SL พบว่าการเพิ่มส่วนประกอบ Sb สามารถทำให้ความยาวคลื่นคัตออฟยาวขึ้นโดยไม่ต้องเพิ่มความหนาของคาบเดียวอย่างมีนัยสำคัญ อย่างไรก็ตาม องค์ประกอบ Sb ที่มากเกินไปอาจนำไปสู่การแยกองค์ประกอบ Sb

ดังนั้นจึงเลือก InAs/InAs0.5Sb0.5 T2SL ที่มีกลุ่ม Sb 0.5 เป็นเลเยอร์ที่ใช้งานของ APDเครื่องตรวจจับแสง- InAs/InAsSb T2SL เติบโตบนพื้นผิว GaSb เป็นหลัก ดังนั้นจึงจำเป็นต้องพิจารณาบทบาทของ GaSb ในการจัดการความเครียด โดยพื้นฐานแล้ว การบรรลุความสมดุลของความเครียดนั้นเกี่ยวข้องกับการเปรียบเทียบค่าคงที่แลตทิซเฉลี่ยของซูเปอร์แลตทิซในช่วงเวลาหนึ่งกับค่าคงที่ของแลตทิซของซับสเตรต โดยทั่วไป แรงดึงใน InAs จะได้รับการชดเชยโดยแรงอัดที่เกิดจาก InAsSb ส่งผลให้ชั้น InAs หนากว่าชั้น InAsSb การศึกษานี้วัดลักษณะการตอบสนองของโฟโตอิเล็กทริกของเครื่องตรวจจับแสงถล่ม รวมถึงการตอบสนองทางสเปกตรัม กระแสมืด สัญญาณรบกวน ฯลฯ และตรวจสอบประสิทธิภาพของการออกแบบเลเยอร์ไล่ระดับแบบขั้น มีการวิเคราะห์ผลการคูณหิมะถล่มของเครื่องตรวจจับแสงหิมะถล่ม และจะมีการหารือถึงความสัมพันธ์ระหว่างปัจจัยการคูณกับกำลังแสงตกกระทบ อุณหภูมิ และพารามิเตอร์อื่นๆ

มะเดื่อ. ( A ) แผนผังของเครื่องตรวจจับแสง APD อินฟราเรดคลื่นยาว InAs / InAsSb (B) แผนผังของสนามไฟฟ้าในแต่ละชั้นของเครื่องตรวจจับแสง APD