Эксплуатационные характеристики инфракрасного фотодетектора, использующего межподзонные переходы в квантовых ямах на основе нитрида галлия
https://doi.org/10.35596/1729-7648-2024-22-3-69-75
Аннотация
Представлен метод моделирования электрических и оптических характеристик инфракрасного фотодетектора, использующего межподзонные переходы в квантовых ямах на основе гетероструктуры AlGaN/GaN. Рассчитан спектр коэффициента усиления прибора, полученный в результате численного моделирования в рамках диффузионно-дрейфовой модели и модели захвата-рассасывания носителей с игнорированием вклада радиационной эмиссии. Показано, что диапазон поглощения фотодетектора при нулевом смещении находится в пределах от 4 до 6 мкм, при этом пик поглощения наблюдается при 4,64 мкм. Произведен расчет зависимости доступного фототока от длины волны и угла падения неполяризованного монохроматического светового луча. Выполнена оценка темного тока при различных температурах.
Ключевые слова
инфракрасное излучение,
квантовая яма,
межподзонный переход,
моделирование,
модель захвата-рассасывания,
нитрид галлия,
оптическое усиление,
оптоэлектроника,
поглощение,
фотодетектор
При поддержке: Работа выполнялась в рамках задания 1.4.4 Государственной программы научных исследований «Цифровые и космические технологии, безопасность человека, общества и государства».
Об авторах
В. С. Волчёк
Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники
Беларусь
Беларусь
Volcheck Vladislav Sergeevich, Junior Researcher at the Scientific Research Laboratory “Computer-Aided Design of Microand Nanoelectronic Systems” (Lab. 4.4) of R&D Department
220013, Minsk, P. Brovki St., 6
Tel.: +375 17 293-84-09
В. Р. Стемпицкий
Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники
Беларусь
Беларусь
Cand. of Sci., Associate Professor, Vice-Rector for Academic Affairs, Advicer of the Lab. 4.4 of R&D Department
220013, Minsk, P. Brovki St., 6
Список литературы
1. Li H., Yang Z. (2023) Recent Progress in Mid-Infrared Photodetection Devices Using 2D/nD ( n = 0, 1, 2, 3) Heterostructures. Materials & Design. 225. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2022.111446.
2. Rogalski A. (2005) HgCdTe Infrared Detector Material: History, Status and Outlook. Reports on Progress in Physics. 68, 2267–2336. DOI: https://doi.org/10.1088/0034-4885/68/10/R01.
3. Rogalski A., Kopytko M., Hu W., Martyniuk P. (2023) Infrared HOT Photodetectors: Status and Outlook. Sensors. 23 (17). DOI: https://doi.org/10.3390/s23177564.
4. Levine B. F., Hasnain G., Bethea C. G., Chand N. (1989) Broadband 8–12 µm High-Sensitivity GaAs Quantum Well Infrared Photodetector. Applied Physics Letters. 54 (26), 2704–2706. DOI: https://doi.org/10.1063/1.101002.
5. Bethea C. G., Levine B. F., Shen V. O., Abbott R. R., Hseih S. J. (1991) 10-µm GaAs/AlGaAs Multiquantum Well Scanned Array Infrared Imaging Camera. IEEE Transactions on Electron Devices. 38 (5), 1118–1123. DOI: https://doi.org/10.1109/16.78387.
6. Patrashin M., Hosako I. (2008) Terahertz Frontside-Illuminated Quantum-Well Photodetector. Optics Letters . 33 (2), 168–170. DOI: https://doi.org/10.1364/OL.33.000168.
7. Sudradjat F. F., Zhang W., Woodward J., Durmaz H., Moustakas T. D., Paiella R. (2012) Far-Infrared Intersubband Photodetectors Based on Double-Step III-Nitride Quantum Wells. Applied Physics Letters. 100. DOI: https://doi.org/10.1063/1.4729470.
8. Durmaz H., Nothern D., Brummer G., Moustakas T. D., Paiella R. (2016) Terahertz Intersubband Photodetectors Based on Semi-Polar GaN/AlGaN Heterostructures. Applied Physics Letters . 108. DOI: https://doi.org/10.1063/1.4950852.
9. Martin G., Botchkarev A., Rockett A., Morkoc H. (1996) Valence-Band Discontinuities of Wurtzite GaN, AlN, and InN Heterojunctions Measured by X-Ray Photoemission Spectroscopy. Applied Physics Letters. 68 (18), 2541–2543. DOI: https://doi.org/10.1063/1.116177.
10. Barker A. S., Ilegems M. (1973) Infrared Lattice Vibrations and Free-Electron Dispersion in GaN. Physical Review B . 7 (2), 743–750. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.7.743.
Рецензия
Для цитирования:
Волчёк В.С., Стемпицкий В.Р. Эксплуатационные характеристики инфракрасного фотодетектора, использующего межподзонные переходы в квантовых ямах на основе нитрида галлия. Доклады БГУИР. 2024;22(3):69-75. https://doi.org/10.35596/1729-7648-2024-22-3-69-75
For citation:
Volcheck V.S., Stempitsky V.R. Performance Characteristics of an Infrared Photodetector Using Intersuband Junctions in Quantum Wells Based on Gallium Nitride. Doklady BGUIR. 2024;22(3):69-75. https://doi.org/10.35596/1729-7648-2024-22-3-69-75
Просмотров: 294
Послать статью по эл. почте 