用于超越2微米波长探测的低噪声高量子效率雪崩光电二极管
材料科学
2024-06-26 v1 应用物理
摘要
温室气体（尤其是CH4和CO2）的浓度不断上升，加剧了全球温度的上升，加大了对应对气候危机的紧迫性。有效监测这些气体需要覆盖约2.4微米的短波红外波段的探测器，该波段覆盖CH4（1.65微米）和CO2（2.05微米）的波长。目前最先进的HgCdTe雪崩光电二极管（APD）具有卓越的性能指标，包括高增益（M）和低过量噪声（F）。然而，其广泛应用受制于制造性、可重复性和成本等固有挑战。此外，它们依赖于低温冷却，这增加了系统的成本、体积、重量和功耗。我们展示了一种线性模式APD，集成了InGaAs/GaAsSb型II超晶格吸收器和AlGaAsSb乘子材料，并与InP基片匹配。该APD在室温下实现了M为178，外部量子效率在2微米处最大可达3560%，过量噪声极低（F < 2于M < 20），以及较小的击穿温度系数（7.58 mV/K μm）。这种高性能的APD采用可制造的半导体材料，可能促进向商业III-V工艺的快速转变，为温室气体监测的高灵敏接收器带来革命性的前景。
引用
@article{arxiv.2406.17562,
title = {Low Excess Noise, High Quantum Efficiency Avalanche Photodiodes for Beyond 2 {\mu}m Wavelength Detection},
author = {Hyemin Jung and Seunghyun Lee and Xiao Jin and Yifan Liu and Theodore J. Ronningen and Christoph H. Grein and John P. R. David and Sanjay Krishna},
journal= {arXiv preprint arXiv:2406.17562},
year = {2024}
}