Detektory barierowe : nowe trendy

Martyniuk, P.; Kopytko, M.; Rogalski, A.

doi:10.15199/13.2016.9.15

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Detektory barierowe : nowe trendy

Autorzy

Martyniuk P. , Kopytko M. , Rogalski A.

Identyfikatory

DOI

10.15199/13.2016.9.15

Warianty tytułu

Barrier detectors : new trends

Języki publikacji

Abstrakty

W artykule omówiono nowe trendy w rozwoju wysokotemperaturowych – nie wymagających chłodzenia kriogenicznego – barierowych detektorów podczerwieni. Przedstawiono podstawy teoretyczne, podstawową strukturę typu nBn, jak również dokonano przeglądu materiałów wykorzystywanych do wytwarzania detektorów barierowych pod względem granicznych wartości prądu ciemnego. Przedstawiono osiągi detektorów barierowych wytwarzanych z supersieci-II rodzaju materiałów grupy A^IIIB^V InAs/GaSb i InAs/InAsSb. W przypadku InAs/InAsSb szacowania teoretyczne wskazują na lepsze osiągi niż te uzyskiwane dla układu InAs/GaSb. Nie pominięto materiałów objętościowych z grupyA^IIIB^V: InAs, InAsSb i InGaAsSb, jak również dominującego obecnie HgCdTe. Detektory barierowe związków grupyA^IIIB^V, zarówno z materiałów litych jak i z supersieci-II typu, stanowią realną alternatywę dla HgCdTe do zastosowań wysokotemperaturowych, choć najniższe graniczne wartości prądu nadal uzyskuje się dla struktur z HgCdTe.

In the paper we discussed the new trends in higher operating temperature – exhibiting no requirements related to the cryogenic cooling – the barrier IR detectors. We presented basic theory, simple nBn structure, and reviewed the materials used for the nBn detectors in terms of the utmost dark current. The performance was presented for type-II superllatices InAs/GaSb and InAs/InAsSb. Theoretical simulations indicate that T2SLs InAs/InAsSb exhibits lower SRH generation recombination rates in comparison to the InAs/GaSb. The performance of the bulk InAsSb and HgCdTe materials was also presented. TheA^IIIB^V bulk and type-II superlattices barrier detectors could be treated as an alternative to the HgCdTe detectors for higher operating temperature conditions. The utmost dark current was found for HgCdTe nBn barrier detectors.

Słowa kluczowe

BIRD HOT HgCdTe T2SLs InAs/GaSb InAs/InAsSb InAsSb

Wydawca

Wydawnictwo SIGMA-NOT

Czasopismo

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

Rocznik

2016

Tom

Vol. 57, nr 9

Strony

62--65

Opis fizyczny

Bibliogr. 19 poz., wykr.

Twórcy

autor

Martyniuk P.

Wojskowa Akademia Techniczna, Instytut Fizyki Technicznej, Warszawa

autor

Kopytko M.

Wojskowa Akademia Techniczna, Instytut Fizyki Technicznej, Warszawa

autor

Rogalski A.

Wojskowa Akademia Techniczna, Instytut Fizyki Technicznej, Warszawa

Bibliografia

[1] P. Klipstein, (2008) “XBn’ barrier photodetectors for high sensitivity and high operating temperature infrared sensors”, Proc. SPIE. 6940, 69402U-1–11.
[2] B. V. Olson, E. A. Shaner, J. K. Kim, J. F. Klem, S. D. Hawkins, M. E. Flatte, (2013) “Identification of dominant recombination mechanisms in narrow-bandgap InAs/InAsSb type-II superlattices and InAsSb alloys”, Appl. Phys. Let. 99, 052106.
[3] P. Klipstein, O. Klin, S. Grossmann, N. Snapi, B. Yaakobovitz, M. Brumer, I. Lukomsky, D. Aronov, M. Yassen, B. Yofis, A. Glozman, T. Fishman, E. Berkowitz, O. Maen, I. Shtrichman, E. Weiss, (2011) “MWIR InAsSb XBn detector for high operating temperatures”, Proc. SPIE 8012, 80122R.
[4] A. P. Craig, A. R. J. Marshall, Z.-B. Tian, S. Krishna, and A. Krier, (2013) “Mid-infrared InAs0.79Sb0.21-based nBn photodetectors with Al0.9Ga0.2As0.1Sb0.9 barrier layers, and comparisons with InAs0.87Sb0.13 p-i-n diodes, both grown on GaAs using interfacial misfit arrays”, Appl. Phys. Let. 103, 253502.
[5] A. P. Craig, M. Jain, G. Wicks, T. Golding, K. Hossain, K. McEwan, C. Howle, B. Percy, and A. R. J. Marshall, (2015) “Shortwave infrared barriode detectors using InGaAsSb absorption material lattice matched to GaSb”, Appl. Phys. Let. 106, 201103.
[6] G. R. Savich, J. R. Pedrazzani, D. E. Sidor, S. Maimon, and G. W. Wicks, (2011) “Dark current filtering in unipolar barrier infrared detectors”, Appl. Phys. Lett. 99, 121112.
[7] T. Ashley, C. T. Elliott, (1985) “Non-equilibrium mode of operation for infrared detection”, Electron. Lett. 21, 451–452.
[8] S. Maimon, G. Wicks, (2006) “nBn detector, an infrared detector with reduced dark current and higher operating temperature”, Appl. Phys. Lett. 89, 151109-1–3.
[9] R. Savich, J. R. Pedrazzani, D. E. Sidor, and G. W. Wicks, (2013) “Benefits and limitations of unipolar barriers in infrared photodetectors” Infrared Physics & Technol. 59, 152–155.
[10] A. White, (1983) Infrared detectors, U.S. Patent 4.679.063 (22 September 1983).
[11] N. D. Akhavan, G. A. Umana-Membreno, G. Jolley, J. Antoszewski, L. Faraone, (2014) “A method of removing the valence band discontinuity in HgCdTe-based nBn detectors”, Appl. Phys. Lett. 105, 12, 121110.
[12] N. D. Akhavan, G. Jolley, G. A. Umana-Membreno, J. Antoszewski, L. Faraone, (2015) “Design of band engineered HgCdTe nBn detectors for MWIR and LWIR applications”, IEEE Trans. Electron Dev. 62, 3, 722–728.
[13] P. Martyniuk, A. Rogalski, (2014) “Theoretical modeling of InAsSb/AlAsSb barrier detectors for higher operation temperature conditions”, Opt. Eng. 53(1), 017106.
[14] M. A. Kinch, (2007) “Fundamentals of Infrared Detector Materials”, SPIE Press, Bellingham.
[15] M. A. Kinch, H. F. Schaake, R. L. Strong, P. K. Liao, M. J. Ohlson, J. Jacques, C. F. Wan, D. Chandra, R. D. Burford, and C. A. Schaake, (2010) “High operating temperature MWIR detectors”, Proc. SPIE 7660, 76602V-1−13.
[16] M. A. Kinch, (2013) II-VI Workshop Tutorial.
[17] D. Zuo, P. Qiao, D. Wasserman, S. L. Chuang, (2013) “Direct observation of minority carrier lifetime improvement in InAs/GaSb type-II superlattice photodiodes via interfacial layer control”, Appl. Phys. Lett. 102, 141107.
[18] P. Martyniuk, A. Rogalski, (2014) “Performance comparison of barrier detectors and HgCdTe photodiodes”, Opt. Eng. 53(10), 106105.
[19] P.Martyniuk, A. Rogalski, (2015)“MWIR barrier detectors versus HgCdTe photodiodes”, Infrared Physics & Technol, 70, 125–128.

Uwagi

Praca finansowana ze środków Narodowego Centrum Nauki: 2013/08/M/ST7/00913.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-88a660eb-4272-4a95-84ec-75df67a9006c