InAs/GaAsSb Type-II Superlattice LWIR Focal Plane Arrays Detectors Grown on InAs Substrates
InAs/GaAsSb Type-II Superlattice LWIR Focal Plane Arrays Detectors Grown on InAs Substrates
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在 InAs 衬底上生长的 InAs/GaAsSb II 型超晶格长波红外焦平面阵列探测器
DOI：
10.1109/lpt.2020.2973204
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发表时间：
2020-04
影响因子：
2.6
通讯作者：
Ding R.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Huang M.;He L.;Chen J.;Xu Z.;Xu J.;Bai Z.;Wang F.;Zhou Y.;Huang A.;Ding R.
在较高温度下生长的与InAs衬底晶格匹配的InAs/GaAsSb Ⅱ型超晶格（T2 SL）材料在长波红外探测方面具有显著的优势。在这项工作中，InAs/GaAsSb T2 SL长波红外焦平面阵列（FPA）的制作和评估。FPA的格式<inline-formula><tex-math notation="LaTeX">为320\times256 $</tex-math></inline-formula>，像素间距为30<inline-formula><tex-math notation="LaTeX">$\mu \text{m}$</tex-math></inline-formula>，在80 K时100%截止波长为9.5<inline-formula><tex-math notation="LaTeX">$\mu \text{m}$</tex-math></inline-formula>。在-0.02 V偏压下，探测器的暗电流为<inline-formula><tex-math notation="LaTeX">1.7 × 10^{-5}$</tex-math></inline-formula>A/cm<sup>2</sup>，微分电阻面积为<inline-formula><tex-math notation="LaTeX">1.5 × 10^{3} Ω cm ^{2}$</tex-math></inline-formula>。在积分时间为<inline-formula><tex-math notation="LaTeX">400 μ s $</tex-math></inline-formula>、背景温度为300 K、F/2.0的条件下，焦平面阵列的噪声等效温差为20.7 mK，可操作性为99.2%。这种高性能焦平面进一步验证了InAs/GaAsSb T2 SL在长波红外探测中的可行性。
InAs/GaAsSb type-II superlattice (T2SL) materials grown at a higher temperature and lattice-matched to InAs substrates are considered to have significant advantages in long wavelength infrared (LWIR) detection. In this work, an InAs/GaAsSb T2SL LWIR focal plane array (FPA) was fabricated and evaluated. The FPA has a format of <inline-formula> <tex-math notation="LaTeX">$320\times256$ </tex-math></inline-formula> with a pixel pitch of 30 <inline-formula> <tex-math notation="LaTeX">$\mu \text{m}$ </tex-math></inline-formula> and exhibits a 100% cutoff wavelength of 9.5 <inline-formula> <tex-math notation="LaTeX">$\mu \text{m}$ </tex-math></inline-formula> at 80 K. Under a bias of -0.02V, the detectors show a dark current of <inline-formula> <tex-math notation="LaTeX">$1.7\times 10^{-5}$ </tex-math></inline-formula> A/cm<sup>2</sup> and a differential resistance-area of <inline-formula> <tex-math notation="LaTeX">$1.5\times 10^{3} \Omega \cdot \text {cm}^{2}$ </tex-math></inline-formula>. The noise equivalent temperature difference and operability of the FPA are 20.7 mK and 99.2% respectively under an integration time of <inline-formula> <tex-math notation="LaTeX">$400~\mu \text{s}$ </tex-math></inline-formula>, a 300 K background and F/2.0 optics. This high-performance FPA further verifies the feasibility of InAs/GaAsSb T2SL in LWIR detection.
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