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InAs/(GaIn)Sb 超晶格:一种有前途的红外探测器材料系统

[2022/11/3]

已经表明,在有源层中包含 InAs/(GaIn)Sb超晶格的红外探测器的性能可以与MCT 光电二极管相媲美。制造了具有背景限制性能的第三大气窗口(8-12 μm 波长)中截止波长的大型红外光电二极管。

处理技术的发展仍在进行中,在钝化焦平面阵列上首次取得成功混合在硅扇出结构上。本技术基于两英寸的GaSb衬底。然而,三英寸基板已经在市场上销售。从基本的角度来看,基于锑化物的材料系统在隧穿电流方面表现出优势,因为有效电子质量更高,其对有效带隙的依赖性很小。

此外,与 MCT 相比,由于俄歇重组率较小,因此有望获得优势。尤其适用于超长波长和低背景条件下的应用。预计InAs/(GaIn)Sb超晶格光电二极管的性能将优于基于 MCT 的成像器。

深空天文学和污染监测等太空应用非常需要截止波长超过 16 μm的高性能红外探测器。目前可用的在该波长范围内具有高量子效率的检测器是碲化镉汞(MCT) 和非本征硅检测器。然而,由于 HgCdTe 的高度非均匀性28,具有可接受均匀性的探测器阵列只能使用长波长的外来硅探测器来实现。虽然检测率和这种类型的探测器已经实现了良好的均匀性,它们必须被冷却到 10K 以下。因此,需要一种笨重、笨重且寿命短的三级低温冷却器。这些缺点对于空间应用尤其重要,因为它们显着增加了发射成本。

理论29计算和我们的实验结果表明,InAs/Ga 1 _ x In x Sb II 型超晶格具有与 MCT 相似的吸收系数,因此具有非常高的量子效率的探测器是可能的。然而,与 MCT 不同,由于 III-V 化合物半导体的强键合,在该材料系统中生长的均匀性不是问题。

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