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Super-rede InAs/GaSb P⁺–π–M⁺ Pré-tratada com Vulcanização Anódica e Gate para Detecção Infravermelha de Longo Comprimento de Onda de Alto Desempenho

Resumo

O detector infravermelho de super-rede InAs/GaSb foi desenvolvido com grande esforço. No entanto, seu desempenho, especialmente o de detectores infravermelhos de longo comprimento de onda (LWIR), ainda é limitado pelo desempenho elétrico e pela eficiência quântica óptica (QE). Forçar a região ativa a ser do tipo p por meio de dopagem adequada pode melhorar significativamente a QE, e a técnica de gate pode ser empregada para aprimorar substancialmente o desempenho elétrico. Contudo, a tensão de polarização de saturação é muito alta. Reduzir essa tensão tem amplas perspectivas para a futura aplicação de dispositivos com controle por tensão de gate. Neste artigo, relatamos que detectores LWIR de super-rede InAs/GaSb P⁺–π–M–N⁺ com gate exibem diferentes níveis de dopagem na região π que apresentam uma tensão mínima de saturação reduzida em −10 V com uma camada de SiO₂ de 200 nm após um pré-tratamento simples e eficaz de vulcanização anódica. A tensão de polarização de saturação do gate é muito menor que os −40 V relatados com a mesma espessura de camada de passivação de SiO₂ de 200 nm e estrutura semelhante. A caracterização óptica e elétrica indica que o desempenho elétrico e óptico do dispositivo seria enfraquecido por concentração excessiva de dopagem. A 77 K, o comprimento de onda de corte de 50% do dispositivo é de cerca de 8 µm, o de 100% é 10 µm, a eficiência quântica máxima é 62,4%, a responsividade máxima é 2,26 A/W a 5 µm, e o produto RA máximo do dispositivo é 1259,4 Ω cm². Além disso, a detectividade específica do detector dopado com Be a 780 °C sem eletrodo de gate apresenta um pico de 5,6 × 10¹⁰ cm Hz¹ᐟ²/W a 5 µm com uma tensão reversa de 70 mV, o que é mais de três vezes o do detector dopado com Be a 820 °C. Ademais, a detectividade específica de pico pode ser aumentada para 1,3 × 10¹¹ cm Hz¹ᐟ²/W a 5 µm com uma tensão de reserva de 10 mV que tem um viés de −10 V no eletrodo de gate.

Introdução

As super-redes de camadas tenscionadas do tipo II (T2SLs) tornaram-se cada vez mais o foco da pesquisa atual desde que Sai-Halasz et al. [1] propuseram sua concepção. Detectores infravermelhos de alto desempenho podem ser gerados pelo projeto cuidadoso da estrutura de bandas e da tensão das T2SLs [2]. A super-rede InAs/GaSb, um membro bem estudado das T2SLs, é um excelente sistema de materiais que exibe amplas perspectivas no detector infravermelho [3]. O detector infravermelho de super-rede InAs/GaSb foi desenvolvido com grande esforço. No entanto, seu desempenho, especialmente o de detectores infravermelhos de longo comprimento de onda (LWIR), ainda é limitado pelo desempenho elétrico e pela eficiência quântica óptica (QE) [4]. A temperatura ambiente correspondente (baseada em solo) do detector LWIR é em torno de 300 K, o que corresponde ao comprimento de onda de pico de 9,6 µm (o centro da janela de transmissão atmosférica LWIR) e tem uma ampla gama de aplicações [5]. É amplamente utilizado em vários campos, como detecção de gases, visão noturna, alerta precoce infravermelho, sensoriamento remoto infravermelho e guiamento infravermelho, não apenas para uso militar, mas também para a vida das pessoas. É extremamente significativo e desafiador fabricar detectores infravermelhos de longo comprimento de onda de alto desempenho.

O projeto estrutural e a preparação do processo do detector têm um impacto significativo no desempenho do detector LWIR. Aumentar a espessura da região ativa parecia ser a maneira mais direta e eficaz de melhorar a QE. No entanto, mais centros de armadilha são introduzidos junto com o aumento da espessura, levando a uma redução nas características elétricas do detector. Em detectores LWIR e de infravermelho de comprimento de onda muito longo (VLWIR), a camada de InAs tende a ser mais espessa que a de GaSb. Assim, o material é do tipo n (os portadores minoritários são lacunas). Forçar a região ativa a ser do tipo p por meio de dopagem adequada pode aumentar altamente a QE sem qualquer alteração no tamanho da região do dispositivo [6]. No entanto, não é quanto maior a concentração de dopagem, maior a melhoria no desempenho do dispositivo. Particularmente, o desempenho elétrico [7] e óptico do dispositivo poderia ser enfraquecido por concentração excessiva de dopagem.

Além de alterar a concentração de dopagem na região π, a técnica de gate foi aplicada recentemente em detectores infravermelhos de médio comprimento de onda (MWIR) e LWIR [8] para melhorar o desempenho do dispositivo. No entanto, ela requer uma tensão de polarização de gate muito alta. A polarização do gate pode ser expressa pela Eq. (1).

$$\sigma = \varepsilon \varepsilon_{0} V/d,$$ (1)

onde \(\varepsilon\) denota a constante dielétrica relativa da camada dielétrica, \(\varepsilon_{0}\) representa a constante dielétrica do vácuo, V refere-se à tensão de polarização de saturação do gate, d é a espessura da camada dielétrica, e σ representa a densidade de carga na interface. A polarização do gate foi reduzida com base na fórmula com grande esforço; o uso de dielétricos high-k como Y₂O₃ [9] para passivação ou a redução da espessura da camada [10] é eficaz. No entanto, há pouca pesquisa reduzindo a densidade de carga. Neste artigo, a anodização é realizada pela primeira vez para reduzir significativamente a polarização de saturação. Uma mistura de Na₂S·5H₂O e glicol etileno é usada como solução vulcanizante. Durante o processo de cura anódica, a combinação de átomos de enxofre e ligações pendentes na superfície do dispositivo fecha os canais condutores na superfície do dispositivo [11], reduz a recombinação de superfície do dispositivo e enfraquece a densidade de carga de superfície do dispositivo. Em seguida, obtém-se uma camada densa e uniforme de enxofre elementar na superfície do dispositivo. Em seguida, a superfície da camada de enxofre elementar é coberta com uma camada de SiO₂ de 200 nm. O eletrodo de gate é colocado sobre a camada de SiO₂. A tensão de polarização de saturação do gate é reduzida à medida que a densidade de carga na interface diminui.

Neste estudo, detectores LWIR P⁺–π–M–N⁺ pré-tratados com vulcanização anódica são fabricados sob uma baixa tensão de polarização de saturação do gate baseada em T2SLs InAs/GaSb com diferentes regiões π dopadas. Os resultados indicam que não é quanto maior a concentração de dopagem, maior a melhoria no desempenho do dispositivo. Especificamente, o desempenho elétrico e óptico do dispositivo seria enfraquecido por concentração excessiva de dopagem. Além disso, o pré-tratamento com vulcanização anódica pode reduzir significativamente a polarização do gate em −10 V, que é muito menor que a relatada na mesma espessura de camada de passivação de SiO₂ de 200 nm com cerca de 40 V em estrutura semelhante.

Métodos

Materiais e Estrutura

Os materiais são produzidos por um sistema MBE GEN 20 de fonte sólida em substratos GaSb do tipo n (001) de 2 polegadas. Neste trabalho, o detector LWIR de alto desempenho baseia-se na estrutura P⁺–π–M–N⁺. Um esquema dos dispositivos, padrões de difração de raios X de alta resolução (HRXRD) e microscopia de força atômica (AFM) é ilustrado nas Figs. 1 e 2. A Figura 1 indica que a estrutura consiste em um buffer GaSb P⁺ de 1300 nm de espessura, seguido por uma região P⁺ de 500 nm de 8-ML InAs/12-ML GaSb (Be: cerca de 1 × 10¹⁸ cm⁻³), uma região π levemente dopada tipo P de 2000 nm de 12-ML InAs (Be: 780 °C, 800 °C, 820 °C)/7-ML GaSb, uma região M não dopada de 500 nm de 18-ML InAs/3-ML GaSb/5-ML AlSb/3-ML GaSb, uma região N⁺ de 500 nm de 18-ML InAs/3-ML GaSb/5-ML AlSb/3-ML GaSb (Si: cerca de 1 × 10¹⁸ cm⁻³), e uma camada de tampa InAs N⁺ de 30 nm. Também mostra o alinhamento de bandas simulado com a estrutura. Considerando que o desempenho do detector LWIR P⁺–π–M–N⁺ seria significativamente influenciado pela dopagem da região π, preparamos três amostras com diferentes temperaturas de dopagem de Be variando de 780 a 820 °C.

Super-rede InAs/GaSb P⁺–π–M⁺ Pré-tratada com Vulcanização Anódica e Gate para Detecção Infravermelha de Longo Comprimento de Onda de Alto Desempenho

A estrutura epitaxial e o alinhamento de bandas dos materiais com diferentes níveis de dopagem da região π

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Curvas de balanço HRXRD para amostras com diferentes níveis de dopagem da região π

Os períodos da super-rede de 59,3 Å, 58,4 Å e 89,5 Å para a região de contato p, região ativa p e camada da estrutura M, com desajustes de rede de 60 arc sec, 0 arc sec e 0 arc sec, correspondentemente, são exibidos na Fig. 2. A largura total a meia altura para as SLs em cada região é 32 arc sec, 25 arc sec e 12 arc sec, indicando que o material tem alta qualidade nas interfaces.

A Figura 3 apresenta que degraus atômicos aparecem com rugosidade quadrática média (RMS) de 1,87 Å sobre uma área de 10 × 10 µm.

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AFM de uma área de 10 × 10 µm² de uma amostra

Estrutura e Fabricação do Dispositivo

O processo é semelhante ao da Referência [12]. Primeiro, a wafer é coberta com SiO₂ como máscara rígida. Em seguida, etapas de litografia padrão são adotadas. Depois, fazemos a abertura da máscara rígida por sistema de plasma acoplado indutivamente (ICP). Em seguida, a mesa é obtida usando um sistema ICP com mistura de CH₄/Cl₂/Ar. Especificamente, as wafers são gravadas da camada superior até o contato P⁺ [12]. Depois, a camada restante de SiO₂ é removida. Em seguida, mergulhamos um lado da wafer em uma solução mista de sulfeto de sódio e glicol etileno e então aplicamos uma corrente constante à wafer e definimos uma tensão de limiar. Uma camada de átomos de enxofre será formada na superfície do filme, e a resistência mudará. A tensão na wafer aumentará gradualmente até atingir a tensão de limiar, e então a vulcanização será concluída. Em seguida, a camada de enxofre elementar é coberta com uma camada de SiO₂ de 200 nm. Além disso, a fotolitografia é realizada novamente para abrir a janela através da camada de SiO₂ e enxofre elementar como regiões de contato metálico dos eletrodos metálicos superior e inferior. Além disso, outra fotolitografia projetada com dois formatos de eletrodos é conduzida; um formato de eletrodo é para o diodo com gate (GD) e o outro para o diodo sem gate (UGD). Ti (50 nm)/Pt (50 nm)/Au (300 nm) é depositado por deposição por feixe de elétrons para os eletrodos metálicos. Finalmente, os eletrodos superior, inferior e de gate são adquiridos por lift-off metálico.

A Figura 4 ilustra a estrutura do GD. Como sabemos, o ângulo de inclinação da gravação do material pode ser ajustado alterando a potência ICP, potência RF, fluxo de gás e pressão da câmara. Neste estudo, o ângulo de inclinação real da parede lateral está entre 80 e 85 graus para facilitar o depósito do contato de gate na parede lateral. O eletrodo de gate é colocado na parede lateral da camada de SiO₂.

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Diagrama da estrutura do dispositivo GD

A Figura 5 demonstra que metade dos diodos são depositados para serem GDs nos três dies (dopagem de Be a 780 °C, 800 °C e 820 °C). Então, tanto o diodo com gate (GD) quanto o diodo sem gate (UGD) podem ser obtidos. Em última análise, a amostra A (780 °C GD), amostra B (780 °C UGD), amostra C (800 °C GD), amostra D (800 °C UGD), amostra E (820 °C GD) e amostra F (820 °C UGD) podem ser adquiridas.

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Imagem do dispositivo sob microscópio óptico

Resultados e Discussão

Em detectores infravermelhos, uma detectividade específica (D*) é geralmente usada para caracterizar o desempenho do detector, que é calculada pela Eq. (2).

$$D^{*} = \frac{Ri}{{\sqrt {2qJ + 4\frac{kT}{{RA}}} }}$$ (2)

onde q denota a quantidade de carga eletrônica; K refere-se à constante de Boltzmann; T é a temperatura em Kelvin; Ri refere-se à responsividade do detector infravermelho; J é a densidade de corrente escura do dispositivo sob uma certa polarização; e RA refere-se ao produto do valor de resistência e área do die. J e RA caracterizam o desempenho elétrico do dispositivo. E Ri pode ser convertido em QE com a fórmula:

$$QE = \frac{hC}{{q\lambda }}Ri$$ (3)

onde \(h\) é a constante de Planck, \({ }C\) é a velocidade da luz, q denota a quantidade de carga eletrônica, \({ }\lambda\) é o comprimento de onda específico, e QE e Ri caracterizam o desempenho óptico do dispositivo. A Figura 6 exibe as características ópticas das amostras com diferentes níveis de dopagem da região π a 77 K. Todas as amostras têm um comprimento de onda de corte de 50% similar de 8 µm e um comprimento de onda de corte de 100% de 10 µm a 77 K. Embora a QE e a responsividade do dispositivo possam ser aumentadas alterando o tipo de dopagem para tipo p da região π, não é quanto maior a temperatura, maior a QE e responsividade. No entanto, a QE e a responsividade são significativamente reduzidas com o aumento da concentração de dopagem. Para super-redes de camadas tenscionadas do tipo II (T2SLs), a temperatura de dopagem durante o crescimento é crítica para a concentração de dopagem. Quanto maior a temperatura, maior a concentração de dopagem. A QE de 780 °C atinge seu valor máximo de 62,4%, o que é 1,5 vezes maior que a QE de 820 °C. É porque muitas impurezas são introduzidas com o aumento da concentração de dopagem, levando à diminuição da vida útil/difusão do portador excedente e à redução da QE e responsividade [6]. Elas, além disso, causam o deslocamento espectroscópico para o vermelho na Fig. 6a. A Figura 6a e b indica que 780 °C é a melhor temperatura de dopagem dos materiais para caracterização óptica, com responsividade de pico de 2,26 A/W a 5 µm e QE de pico de 62,4%.

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Características ópticas das amostras com diferentes níveis de dopagem da região π a 77 K

A Figura 7 exibe as características elétricas das amostras UGD com diferentes níveis de dopagem da região π a 77 K. O desempenho elétrico do dispositivo seria altamente afetado por diferentes concentrações de dopagem da região π [7]. Com o aumento do nível de dopagem da região π, o produto do valor de resistência e área do die (RA) em certa polarização torna-se menor, e a densidade de corrente escura torna-se maior correspondentemente. Semelhante à Referência [6], o RA atinge seu máximo próximo a 0 V com uma ruptura suave à medida que a polarização reversa aumenta, sugerindo que o dispositivo tem um modo de corrente escura por tunelamento. Alcançamos um máximo de RA de 1259,4 Ω cm² com Be dopado a 780 °C a −200 mV, que é quase 40 vezes o de Be dopado a 820 °C. A Figura 7b ilustra que a densidade de corrente escura é similar na polarização negativa na faixa de −0,1 a 0 V, e a densidade de corrente escura com Be dopado a 780 °C é um pouco menor comparada às outras. A corrente escura é 4,9 × 10⁻³ A/cm² para o dispositivo com Be dopado a 780 °C a −70 mV.

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Características elétricas das amostras UGD com diferentes níveis de dopagem da região π a 77 K

A D* correspondente pode ser calculada tomando os valores específicos de Ri, J e RA sob diferentes tensões de polarização a 77 K. A Figura 8 exibe a detectividade das amostras UGD com diferentes regiões π. A −30 mV, a detectividade de pico é 5,6 × 10¹⁰ cm Hz¹ᐟ²/W a 5 µm com Be dopado a 780 °C, enquanto é 3,8 × 10¹⁰ cm Hz¹ᐟ²/W com Be dopado a 820 °C. A detectividade de pico de Be dopado a 780 °C é 1,5 vezes a de Be dopado a 820 °C. Portanto, a concentração de dopagem adequada é extremamente significativa. No entanto, concentração de dopagem muito alta enfraqueceria o desempenho do dispositivo.

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Correlação entre a detectividade específica a 77 K das amostras UGD com níveis de dopagem da região π e comprimento de onda

A Figura 9 apresenta as características elétricas da amostra GD com Be dopado a 780 °C a 77 K. Diferente de dispositivos comuns de controle de tensão de gate, a pré-tratamento com vulcanização anódica é realizado pela primeira vez neste estudo para reduzir notavelmente a tensão de polarização de saturação do gate. Além disso, uma mistura de Na₂S·5H₂O e glicol etileno é usada como solução vulcanizante. O método de passivação por vulcanização anódica é empregado para formar uma camada densa e uniforme de enxofre elementar na superfície do dispositivo. Durante a reação eletroquímica, átomos de enxofre são combinados com as ligações pendentes na superfície do dispositivo, contribuindo para fechar os canais eletrônicos gerados pelas ligações pendentes de superfície e isolar o mecanismo de recombinação elétron-lacuna de superfície do dispositivo [11]. Em seguida, a superfície da camada de enxofre elementar é coberta com uma camada protetora de SiO₂ de 200 nm, e o eletrodo de gate é colocado na parede lateral da camada de SiO₂. Conforme relatado em pesquisas anteriores, a correlação entre a polarização de saturação e a espessura da camada dielétrica do dispositivo é quase linear. A Figura 9 sugere que a polarização de saturação do dispositivo pode ser reduzida para cerca de −10 V através de um pré-tratamento de vulcanização simples e eficaz; esse valor reduzido em outras pesquisas é cerca de 40 V e é quatro vezes maior em dispositivos de estrutura semelhante com a mesma camada de SiO₂ [10]. Além disso, o RA atinge seu máximo de 25 Ω cm² próximo a 0 V. A tendência descendente diminuiu significativamente quando aplicamos tensão de polarização negativa em cerca de −10 V. Quando aplicamos a tensão de polarização de −10 V no eletrodo de gate, o RA é 10 Ω cm² a −0,3 V, o que é 40 vezes o sob nenhuma tensão de polarização aplicada. Além disso, é quase duas ordens de magnitude menor que a sob nenhuma tensão de polarização a −0,6 V. A Figura 9b indica que a corrente escura atinge seu mínimo de 2 × 10⁻⁴ A/cm² próximo a 0 V, e é reduzida em uma ordem de magnitude a −0,3 V. Como sabemos, a curva IV não mudaria com a polarização do gate a 0 V quando a tensão de polarização é positiva. Além disso, o RA do dispositivo aumenta significativamente quando a tensão de polarização aumenta de 0 a −10 V; simultaneamente, a corrente escura do dispositivo diminui correspondentemente. Quando a tensão de polarização varia de −10 a −20 V, o RA do dispositivo diminui ligeiramente, e a corrente escura do dispositivo aumenta correspondentemente. Em alta polarização reversa (ex: −1 V) entre eletrodos superior e inferior, a corrente escura diminui com a polarização do gate e depois aumenta ligeiramente além de −12 V. É principalmente para a característica de polarização do gate. Introdução adicional é mostrada na Fig. 10. Para baixa polarização reversa (ex: −0,1 V), a corrente escura parece aumentar à medida que a polarização do gate aumenta, o que é completamente diferente daquela a −1 V. Para diferentes polarizações reversas, suspeitamos que o principal mecanismo de vazamento é diferente. Para baixa polarização reversa, alta polarização do gate mostra influência negativa pois influencia a dispersão de superfície de elétrons e elétrons quentes. E para alta polarização reversa, o vazamento diminui pois sua corrente de vazamento de superfície diminui. Então é diferente.

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Características elétricas das amostras GD com Be dopado a 780 °C com diferentes tensões de polarização do gate e tensão de polarização nos eletrodos superior e inferior

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Correlação entre a densidade de corrente escura reversa e a polarização do gate da amostra GD com Be dopado a 780 °C em diferentes polarizações de operação do diodo

Como ilustrado na Fig. 10, em alta polarização reversa (ex: −1 V) entre eletrodo superior e inferior, a corrente escura diminui com a polarização do gate e depois aumenta ligeiramente além de −12 V; podemos ver que o dispositivo existe em três estágios com a mudança na tensão de polarização a 77 K [10]. De acordo com a Referência [13], as regiões P⁺ e N⁺ para dispositivo de estrutura P⁺–π–M–N⁺ são fortemente dopadas, e a região M é uma região de banda maior com uma massa efetiva maior comparada às regiões π e P⁺; portanto, a polarização do gate tem muito mais influência na região π comparada às outras [13]. Usando um método semelhante ao de Chen [10], três estágios durante o processo de alta tensão negativa (−20 a −10 V) sendo aplicada no eletrodo de gate são analisados; os resultados indicam que a parede lateral da mesa está na condição plana ou sob acumulação [8], e a densidade de corrente escura aumenta ligeiramente com a polarização do gate devido à interface de vulcanização. Suspeita-se que a interface de vulcanização tenha ligeira inhomogeneidade de densidade, em algum lugar densidade insuficiente quebra ligeiramente. Quando tensão negativa (−10 a −2 V) é aplicada, a parede lateral da mesa entra em depleção, e a corrente escura aumenta suavemente. Além disso, a largura de depleção induzida por campo atinge seu máximo e formação de camada de inversão quando a tensão de polarização a −2 V é aplicada à polarização positiva do gate; assim, a densidade de corrente escura mantém-se constante. De acordo com a Referência [14], por que a corrente de geração-recombinação (G-R) de superfície a −0,5 V é maior que a a −0,3 V é explicado.

A Figura 11 exibe que, com a polarização do gate em −10 V, a D* para amostra GD com Be dopado a 780 °C atinge sua detectividade de pico de 1,3 × 10¹¹ cm Hz¹ᐟ²/W a 5 µm, o que é mais de duas vezes a sob nenhuma tensão de polarização com Be dopado a 780 °C e mais de três vezes a sob nenhuma tensão de polarização com Be dopado a 820 °C a 77 K. Indica que aplicar uma polarização negativa adequada pode melhorar significativamente o desempenho do dispositivo.

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Correlação entre a detectividade da amostra GD com Be dopado a 780 °C e amostras UGD com diferentes níveis de dopagem da região π e o comprimento de onda a 77 K

Conclusões

Em 2017, a Universidade Northwestern relatou fotodetectores LWIR nBn baseados em super-redes do tipo II InAs/InAs₁₋ₓSbₓ. O dispositivo exibiu um comprimento de onda de corte de ∼10 µm a 77 K com responsividade de pico de 2,65 A/W, correspondendo a uma eficiência quântica de 43% e RA 664 Ω cm² e densidade de corrente escura de 8 × 10⁵ A/cm², sob tensão de polarização de 80 mV a 77 K; o fotodetectexibiu uma detectividade específica de 4,72 × 10¹¹ cm Hz¹ᐟ²/W [5]. A responsividade de pico deste dispositivo é 1,3 × 10¹¹ cm Hz¹ᐟ²/W a 5 µm e 0 V com −10 V de tensão de polarização do gate, o que é comparável ao dispositivo nBn. Mas o ponto fraco é a uniformidade do RA do dispositivo que influencia o desempenho do dispositivo.

Em conclusão, forçar a região ativa a ser do tipo p por meio de dopagem na região π pode melhorar efetivamente o desempenho para detector LWIR de super-rede InAs/GaSb P⁺–π–M–N⁺ [6]. No entanto, não é quanto maior a concentração de dopagem, maior a melhoria no desempenho do dispositivo. Particularmente, o desempenho elétrico e óptico do dispositivo poderia ser reduzido por concentração excessiva de dopagem. A caracterização óptica a 77 K indica que obtemos um máximo de QE de 62,4% a 4,26 µm e um máximo de 2,26 A/W a 5 µm com Be dopado a 780 °C. A caracterização elétrica sugere que um máximo de RA de 1259,4 Ω cm² com Be dopado a 780 °C é obtido. A detectividade específica atinge seu máximo de 5,6 × 10¹⁰ cm Hz¹ᐟ²/W a 5 µm com Be dopado a 780 °C. Além disso, a polarização de saturação do dispositivo pode ser dramaticamente reduzida através de um pré-tratamento simples e eficaz de vulcanização anódica. O pré-tratamento de vulcanização exibe seu potencial para reduzir a tensão de polarização do gate. A caracterização elétrica ilustra que a polarização de saturação é apenas −10 V, enquanto é 40 V em outras pesquisas sem pré-tratamento de vulcanização em estrutura semelhante com a mesma espessura da camada de SiO₂. Além disso, o desempenho do dispositivo pode ser significativamente melhorado aplicando uma polarização negativa adequada no eletrodo de gate. Um máximo de 1,3 × 10¹¹ cm Hz¹ᐟ²/W é atingido a 5 µm e 0 V com −10 V de tensão de polarização do gate com Be dopado a 780 °C a 77 K. Limitado por equipamentos experimentais e condições experimentais, escolhemos SiO₂ como camada dielétrica, mas no acompanhamento, considera-se usar meio Hi-K para experimentos futuros. Teoricamente, a tensão de polarização do gate pode ser reduzida ainda mais.

Disponibilidade de Dados e Materiais

Os autores declaram que os materiais e dados estão prontamente disponíveis aos leitores sem qualificações indevidas para acordos de transferência de materiais. Todos os dados gerados ou analisados durante este estudo estão incluídos neste artigo.

Abreviações

LWIR:
Detectores infravermelhos de longo comprimento de onda
QE:
Eficiência quântica
T2SLs:
Super-redes de camadas tenscionadas do tipo II
VLWIR:
Detectores infravermelhos de comprimento de onda muito longo
MWIR:
Detectores infravermelhos de médio comprimento de onda
HRXRD:
Difração de raios X de alta resolução
AFM:
Microscopia de força atômica
ICP:
Plasma acoplado indutivamente
GD:
Diodo com gate
UGD:
Diodo sem gate
D*:
Detectividade específica
RA:
Produto do valor de resistência e área do die
Ri:
Responsividade do detector infravermelho
G–R:
Geração-recombinação

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