II型紅外光電探測(cè)器

因?yàn)?span style="color: rgb(255, 0, 0);">紅外探測(cè)器感應(yīng)來(lái)自溫暖物體的輻射黑體發(fā)射，而不是依賴于反射的可見(jiàn)光，所以它們可以用于“夜視”。光電導(dǎo)(PC) 和光伏(PV) 紅外探測(cè)器現(xiàn)在都在開(kāi)發(fā)具有 II 型有源區(qū)，通常由簡(jiǎn)單的 InAs/GaInSb超晶格組成。PV 幾何結(jié)構(gòu)，其中反向偏壓應(yīng)用于 ap-n 結(jié)，最終是首選，因?yàn)樗苋菀走m應(yīng)具有許多離散檢測(cè)器元件的二維陣列中的像素化。這允許紅外攝像機(jī)構(gòu)建任何給定場(chǎng)景的詳細(xì)熱圖像。

 

優(yōu)化的 PV 光電探測(cè)器必須在有源區(qū)具有高吸收、不受阻礙的垂直傳輸以確保收集光生載流子和低暗電流。II 型 InAs/GaInSb 有源區(qū)的薄層有助于滿足前兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)樗鼈兇_保了大的波函數(shù)重疊（圖 3 ）以及通過(guò)超晶格微帶的快速電子和空穴隧穿。

 

高質(zhì)量二極管中的暗電流往往由低溫下的生成-復(fù)合電流和較高T下的擴(kuò)散電流主導(dǎo)。然而，通過(guò)位錯(cuò)和其他宏觀缺陷的陷阱輔助隧穿可以顯著增加暗電流。圖 4繪制了具有和不具有宏觀缺陷的二極管的電阻面積乘積 ( R 0 A )。由不充分的側(cè)壁鈍化導(dǎo)致的表面泄漏也可能導(dǎo)致與臺(tái)面周長(zhǎng)成比例的實(shí)質(zhì)性貢獻(xiàn)。擴(kuò)散電流比例為1/τ1/2,其中τ是復(fù)合壽命。迄今為止，缺陷介導(dǎo)的 Shockley-Read 壽命<100ns比競(jìng)爭(zhēng)的 HgCdTe IR 材料短得多（>1 μs）。然而，俄歇壽命顯著提高，這將在 II 型紅外激光器的背景下進(jìn)一步討論。在俄歇事件中，重新結(jié)合的電子-空穴對(duì)的能量和動(dòng)量被轉(zhuǎn)移到第三個(gè)載流子，該載流子在相同或不同的帶中散射到更高的狀態(tài)。因?yàn)槿N不同的載流子必須同時(shí)相互作用，所以復(fù)合率與載流子密度的立方??成正比。通常 Shockley-Read 重組在較低溫度下占主導(dǎo)地位，而俄歇過(guò)程在較高T下占主導(dǎo)地位。