Detektory średniej podczerwieni (MIR) na bazie supersieci II rodzaju ze związków InAs/GaInSb
Tellurek kadmowo-rtęciowy, Hg1-xCdxTe (HgCdTe), ze względu
na unikalne właściwości, nadal zajmuje wiodącą pozycję wśród
materiałów do konstrukcji detektorów promieniowania podczerwonego,
szczególnie pracujących bez chłodzenia kriogenicznego
[1-6]. Niestety jest on materiałem bardzo trudnym technologicznie.
Jednym z największych problemów technologii HgCdTe jest
niska stabilność właściwości tego materiału. Wynika ona z niskiej
energii wiązania Hg-Te, co w szczególności skutkuje łatwym odparowaniem
Hg i HgTe z roztworu oraz tworzeniem luk w podsieci
metalu. Wynikająca z tego niestabilność sieciowa i powierzchniowa
związku powoduje przyśpieszoną degradację detektorów
podczerwieni konstruowanych z HgCdTe. Problem ten ujawnia
się szczególnie w wąskoprzerwowym HgCdTe. Ponadto okazuje
się, że małe fluktuacje składu Hg1-xCdxTe powodują duże fluktuacje
w długofalowej granicy czułości, co w konsekwencji powoduje
duże trudności w uzyskiwaniu jednorodnych macierzy detektorów,
szczególnie w długofalowym zakresie widma podczerwieni
12…16 μm. Niejednorodności składu są natomiast przyczyną niskiej
rozdzielczości temperaturowej macierzy.
Najbardziej perspektywicznym nowym materiałem do konstrukcji
detektorów podczerwieni są supersieci z naprężeniami
SLSs (ang. Strained Layer Superlattices) układu InAs/Ga1-xInxSb
(InAs/GaInSb). Już w 1987 r. wskazali na to Smith i Mailhiot [7]. Te
związki półprzewodnikowe, ze względu na większy udział wiązania
kowalencyjnego, charakteryzują się większą trwałością wiązań
w porównaniu z HgCdTe. Poza tym supersieci II rodzaju InAs/Ga-
InSb mają szereg właściwości, podobnych do tych, jakie obserwuje
się w HgCdTe [8-10]. Współczynniki absorpcji w obu materiałach
są podobne, więc wydajności kwantowe detektorów z obu tych
materiałów również są podobne. Szerokość przerwy energetycznej
w obu materiałach można zmieniać w szerokim zakresie. Supersieci
II rodzaju InAs/GaInSb mogą być także stosowane do
konstru[...]
Niechłodzone i minimalnie chłodzone detektory średniej i dalekiej podczerwieni nowej generacji
Konieczność chłodzenia kriogenicznego jest główną przeszkodą na drodze do szerokich zastosowań techniki w zakresie średniej (3...8 µm) i dalekiej (8...16 µm) podczerwieni. Podstawową cechą nowej generacji fotodetektorów promieniowania podczerwonego pracujących w obu zakresach widmowych jest efektywna praca bez konieczności chłodzenia kriogenicznego. Polską specjalnością badawczą[...]
Optymalizacja epitaksji i doskonalenie architektury detektorów podczerwieni z HgCdTe
Technika podczerwieni znalazła trwałą pozycję w zastosowaniach militarnych, lotniczych i kosmicznych, a obecnie następuje gwałtowny rozwój zastosowań cywilnych [1,2]. Podstawowym elementem każdego urządzenia techniki podczerwieni jest detektor promieniowania podczerwonego, który decydująco wpływa na walory użytkowe urządzeń. Wysokie wykrywalności bliskie do fundamentalnych granic określonych przez kwantowy szum promieniowana i wysokie szybkości działania mogą być osiągnięte tylko przy użyciu detektorów fotonowych (fotodetektorów). Szczególne znaczenie dla rozwoju detektorów ma tellurek kadmowo-rtęciowy (Hg1-xCdxTe), materiał, który umożliwia konstrukcję detektorów o optymalnych właściwościach dla każdej długości fali w zakresie bliskiej, średniej i dalekiej podczerwieni [1-5].[...]