Superjaring P⁺–π–M⁺ InAs/GaSb Vulkanisasi Anoda Tinggi Performa, Pra-pengolahan Gerbang untuk Deteksi Inframerah Panjang Gelombang

Abstrak

Detektor inframerah superjaring InAs/GaSb telah dikembangkan dengan upaya yang luar biasa. Namun, performanya, terutama detektor inframerah panjang gelombang (LWIR), masih terbatas oleh performa listrik dan efisiensi kuantum optik (QE). Memaksa wilayah aktif menjadi tipe p melalui dopings yang tepat dapat meningkatkan QE secara signifikan, dan teknik gating dapat digunakan untuk meningkatkan performa listrik secara besar-besaran. Namun, tegangan bias saturasi terlalu tinggi. Pengurangan tegangan bias saturasi memiliki prospek yang luas untuk aplikasi perangkat kontrol tegangan gerbang di masa depan. Dalam artikel ini, kami melaporkan bahwa detektor inframerah panjang gelombang superjaring InAs/GaSb gated P⁺–π–M–N⁺ menunjukkan berbagai tingkat dopings wilayah π yang memiliki tegangan bias saturasi minimum yang diturunkan hingga −10 V dengan lapisan SiO₂ 200 nm setelah pra-pengolahan vulkanisasi anoda yang sederhana dan efektif. Tegangan bias gate saturasi jauh lebih rendah dari −40 V yang dilaporkan dengan ketebalan lapisan pasivasi SiO₂ 200 nm yang sama dan struktur serupa. Karakterisasi optik dan listrik menunjukkan bahwa performa listrik dan optik perangkat akan melemah oleh konsentrasi dopings yang berlebihan. Pada 77 K, panjang gelombang potong 50% perangkat sekitar 8 µm, panjang gelombang potong 100% adalah 10 µm, efisiensi kuantum maksimum 62,4%, tanggung jawab maksimum 2,26 A/W pada 5 µm, dan RA maksimum perangkat 1259,4 Ω cm². Selain itu, spesifik detektivitas detektor dopant Be 780 °C tanpa elektroda gate menunjukkan puncak 5,6 × 10¹⁰ cm Hz^1/2/W pada 5 µm dengan tegangan bias balik 70 mV, yang lebih dari tiga kali lipat dari detektor dopant Be 820 °C. Selain itu, puncak spesifik detektivitas dapat ditingkatkan lebih lanjut hingga 1,3 × 10¹¹ cm Hz^1/2/W pada 5 µm dengan tegangan bias cadangan 10 mV yang memiliki bias −10 V pada elektroda gate.

Pendahuluan

Superjaring lapisan regangan tipe-II (T2SLs) semakin menjadi fokus penelitian saat ini sejak Sai-Halasz et al. [1] mengajukan konsepnya. Detektor inframerah berkinerja tinggi dapat dihasilkan dengan merancang dengan cermat struktur bandas dan regangan T2SLs [2]. Superjaring InAs/GaSb, anggota yang sudah banyak diteliti dari T2SLs, adalah sistem materi yang unggul yang menunjukkan prospek yang luas dalam detektor inframerah [3]. Detektor inframerah superjaring InAs/GaSb telah dikembangkan dengan upaya yang luar biasa. Namun, performanya, terutama detektor inframerah panjang gelombang (LWIR), masih terbatas oleh performa listrik dan efisiensi kuantum optik (QE) [4]. Suhu lingkungan yang sesuai (berdasarkan tanah) detektor LWIR sekitar 300 K, yang sesuai dengan panjang gelombang puncak 9,6 µm (pusat jendela transmisi atmosfer LWIR) dan memiliki berbagai aplikasi [5]. Ia banyak digunakan di berbagai bidang seperti deteksi gas, penglihatan malam, peringatan dini inframerah, penginderaan jauh inframerah, dan bimbingan inframerah, tidak hanya untuk penggunaan militer tetapi juga untuk kehidupan orang. Membuat detektor inframerah panjang gelombang berkinerja tinggi sangat bermakna dan menantang.

Desain struktur dan persiapan proses detektor memiliki dampak yang signifikan pada performa detektor LWIR. Meningkatkan ketebalan wilayah aktif tampaknya menjadi cara paling langsung dan efektif untuk meningkatkan QE. Namun, lebih banyak pusat jebakan diperkenalkan seiring dengan peningkatan ketebalan, yang mengakibatkan penurunan karakteristik listrik detektor. Dalam detektor LWIR dan detektor inframerah sangat panjang gelombang (VLWIR), lapisan InAs cenderung lebih tebal dibandingkan lapisan GaSb. Jadi, materi adalah tipe n (pembawa minoritas adalah lubang). Memaksa wilayah aktif menjadi tipe p melalui dopings yang tepat dapat meningkatkan QE secara signifikan tanpa perubahan ukuran wilayah perangkat [6]. Namun, tidak semakin tinggi konsentrasi dopings, semakin besar peningkatan performa perangkat. Khususnya, performa listrik [7] dan optik perangkat dapat melemah oleh konsentrasi dopings yang berlebihan.

Selain mengubah konsentrasi dopings di wilayah π, teknik gating telah diterapkan dalam detektor inframerah panjang gelombang menengah (MWIR) dan LWIR [8] akhir-akhir ini untuk meningkatkan performa perangkat. Namun, ia membutuhkan tegangan bias gate yang sangat tinggi. Tegangan bias gate dapat dinyatakan oleh Eq. (1).

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

di mana \(\varepsilon\) menunjukkan konstanta dielektrik relatif dari lapisan dielektrik, \(\varepsilon_{0}\) mewakili konstanta dielektrik vakum, V merujuk pada tegangan bias gate saturasi, d adalah ketebalan lapisan dielektrik, dan \(\sigma\) berdiri untuk densitas muatan pada antarmuka. Tegangan bias gate telah dilemasikan berdasarkan rumus dengan upaya besar; cara menggunakan dielektrik tinggi-k seperti Y₂O₃ [9] untuk memasivasi atau mengurangi ketebalan lapisan [10] efektif. Namun, hampir tidak ada penelitian yang mengurangi densitas muatan. Dalam artikel ini, anodisasi pertama kali dilakukan untuk secara signifikan mengurangi bias saturasi. Larutan vulkanisasi adalah campuran NaS₂·5H₂O dan glikol etilena. Dalam proses pemulihan anoda, kombinasi atom sulfur dan ikatan derajat pada permukaan perangkat menutup saluran konduktif pada permukaan perangkat [11], mengurangi rekombinasi permukaan perangkat, dan melemahkan densitas muatan permukaan perangkat. Kemudian, lapisan sulfur elemen yang padat dan seragam diperoleh pada permukaan perangkat. Selanjutnya, permukaan lapisan sulfur elemen ditutupi dengan lapisan SiO₂ 200-nm. Elektroda gate ditempatkan pada lapisan SiO₂. Tegangan bias gate saturasi berkurang seiring dengan penurunan densitas muatan pada antarmuka.

Dalam studi ini, detektor LWIR P⁺–π–M–N⁺ yang dipra-pengolahan vulkanisasi anoda diproduksi dengan tegangan bias gate saturasi rendah berdasarkan T2SLs InAs/GaSb dengan wilayah π dopings yang berbeda. Hasilnya menunjukkan bahwa tidak semakin tinggi konsentrasi dopings, semakin besar peningkatan performa perangkat. Secara khusus, performa listrik dan optik perangkat akan melemah oleh konsentrasi dopings yang berlebihan. Selain itu, pra-pengolahan vulkanisasi anoda dapat secara signifikan mengurangi bias gate hingga −10 V yang jauh lebih rendah dari yang dilaporkan pada ketebalan lapisan pasivasi SiO₂ 200-nm yang sama dengan sekitar 40 V dalam struktur serupa.

Metode

Materi dan Struktur

Materi diproduksi oleh sistem MBE GEN 20 sumber padat pada substrat Si GaSb tipe n (001) 2 inci. Dalam karya ini, detektor LWIR berkinerja tinggi didasarkan pada struktur P⁺–π–M–N⁺. Skema perangkat, pola difraksi sinar-X resolusi tinggi (HRXRD), dan mikroskopi gaya atom (AFM) diilustrasikan dalam Gambar 1 dan 2. Gambar 1 menunjukkan bahwa struktur terdiri dari buffer GaSb P⁺ tebal 1300-nm, diikuti oleh wilayah P⁺ 8-ML InAs/12-ML GaSb (Be: sekitar 1 × 10¹⁸ cm⁻³) tebal 500-nm, wilayah π 12-ML InAs (Be: 780 °C 800 °C 820 °C)/7-ML GaSb yang sedikit di-dop P tebal 2000-nm, wilayah M 18-ML InAs/3-ML GaSb/5-ML AlSb/3-ML GaSb yang tidak di-dop tebal 500-nm, wilayah N⁺ 18-ML InAs/3-ML GaSb/5-ML AlSb/3-ML GaSb (Si: sekitar 1 × 10¹⁸ cm⁻³) tebal 500-nm, dan lapisan Cap InAs N⁺ 30-nm. Dan juga menunjukkan simulasi penyelarasan bandas dengan struktur. Mempertimbangkan bahwa performa detektor LWIR P⁺–π–M–N⁺ akan sangat dipengaruhi oleh dopings wilayah π, kami menyiapkan tiga sampel dengan berbagai suhu dopant Be yang bervariasi dari 780 hingga 820 °C.

Periode superjaring 59,3 Å, 58,4 Å, dan 89,5 Å untuk lapisan kontak p, wilayah aktif p, dan lapisan struktur M, dengan ketidaksesuaian jaringan 60 arc sec, 0 arc sec, dan 0 arc sec, masing-masing, ditampilkan dalam Gambar 2. Lebar paruh maksimum untuk SL di setiap wilayah adalah 32 arc sec, 25 arc sec, dan 12 arc sec, yang menunjukkan bahwa materi berkualitas tinggi di antarmuka.

Gambar 3 menunjukkan bahwa langkah atomik muncul dengan RMS kekasaran 1,87 Å pada area 10 × 10 µm.

Struktur Perangkat dan Pembuatan

Prosesnya mirip dengan yang dalam Referensi [12]. Pertama, wafer ditutupi dengan SiO₂ sebagai masker keras. Kemudian, langkah litografi standar yang sesuai diadopsi. Kemudian, kami membuka masker keras dengan sistem plasma terpadu induktif (ICP). Selanjutnya, meja diperoleh menggunakan sistem ICP dengan campuran CH₄/Cl₂/Ar. Secara khusus, wafer dietsing dari lapisan atas hingga kontak P⁺ [12]. Setelah itu, lapisan SiO₂ yang tersisa dihapus. Kemudian, kami merendam satu sisi wafer dalam larutan campuran natrium sulfida dan glikol etilena lalu menerapkan arus konstan pada wafer dan menetapkan tegangan ambang. Lapisan atom sulfur akan terbentuk pada permukaan film, dan resistansi akan berubah. Tegangan pada wafer akan bertingkat bertambah sampai mencapai tegangan ambang, dan kemudian, vulkanisasi selesai. Kemudian, lapisan sulfur elemen ditutupi dengan lapisan SiO₂ 200-nm. Selain itu, litografi foto dilakukan lagi untuk membuka jendela melalui lapisan SiO₂ dan sulfur elemen sebagai wilayah kontak elektroda logam atas dan bawah. Selain itu, litografi foto lain yang dirancang dengan dua bentuk elektroda dilakukan; satu bentuk elektroda adalah untuk dioda gated (GD) dan yang lain adalah untuk dioda ungated (UGD). Ti (50 nm)/Pt (50 nm)/Au(300 nm) ditanam oleh depozi sinar elektron untuk elektroda logam. Akhirnya, elektroda atas, bawah, dan gate diperoleh oleh lift-off logam.

Gambar 4 mengilustrasikan struktur GD. Seperti yang diketahui, sudut kemiringan etsing materi dapat disesuaikan dengan mengubah daya ICP, daya RF, aliran gas, dan tekanan ruangan. Dalam studi ini, sudut kemiringan aktual sisi dinding antara 80 derajat dan 85° untuk memudahkan depozi kontak gate pada sisi dinding. Elektroda gate ditempatkan pada sisi dinding lapisan SiO₂.

Gambar 5 menunjukkan bahwa setengah dioda diproduksi sebagai GD pada tiga die (dopant Be 780 °C, 800 °C, dan 820 °C). Kemudian, baik dioda gated (GD) maupun dioda ungated (UGD) dapat diperoleh. Akhirnya, sampel A (GD 780 °C), sampel B (UGD 780 °C), sampel C (GD 800 °C), sampel D (UGD 800 °C), sampel E (GD 820 °C), dan sampel F (UGD 820 °C) dapat diperoleh.

Hasil dan Pembahasan

Dalam detektor inframerah, detektivitas spesifik (D^*) biasanya digunakan untuk mengkarakterisasi performa detektor, yang dihitung oleh Eq. (2).

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

di mana q menunjukkan jumlah muatan elektron; K merujuk pada konstanta Boltzmann; T adalah suhu Kelvin; Ri merujuk pada tanggung jawab detektor inframerah; J adalah densitas arus gelap perangkat di bawah bias tertentu; dan RA merujuk pada hasil perkalian nilai resistansi dan luas die. J dan RA mengkarakterisasi performa listrik perangkat. Dan Ri dapat dikonversi menjadi QE dengan rumus:

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

di mana h adalah konstanta Planck, C adalah kecepatan cahaya, q menunjukkan jumlah muatan elektron, λ adalah panjang gelombang tertentu, dan QE dan Ri mengkarakterisasi performa optik perangkat. Gambar 6 menunjukkan karakteristik optik sampel dengan berbagai tingkat dopings wilayah π pada 77 K. Semua sampel memiliki panjang gelombang potong 50% yang mirip sebesar 8 µm dan panjang gelombang potong 100% sebesar 10 µm pada 77 K. Meskipun QE dan tanggung jawab perangkat dapat ditingkatkan dengan mengubah tipe dopings wilayah π menjadi p-tipe, tidak semakin tinggi suhu, semakin tinggi QE dan tanggung jawab. Namun, QE dan tanggung jawab secara signifikan berkurang dengan peningkatan konsentrasi dopings. Untuk T2SLs, suhu dopings selama pertumbuhan sangat kritis untuk konsentrasi dopings. Semakin tinggi suhu, semakin tinggi konsentrasi dopings. QE 780 °C mencapai nilai maksimumnya sebesar 62,4%, yang 1,5 kali lebih besar dari QE 820 °C. Ini karena terlalu banyak pengotor diperkenalkan dengan peningkatan konsentrasi dopings, yang mengakibatkan penurunan umur/panjang difusi pembawa berlebihan dan pengurangan QE dan tanggung jawab [6]. Mereka juga menyebabkan pergeseran merah spektroskopis dalam Gambar 6a. Gambar 6a dan b menunjukkan bahwa 780 °C adalah suhu dopings terbaik dari materi untuk karakterisasi optik, dengan tanggung jawab puncak 2,26 A/W pada 5 µm dan QE puncak 62,4%.

Gambar 7 menampilkan karakteristik listrik sampel UGD dengan berbagai tingkat dopings wilayah π pada 77 K. Performa listrik perangkat sangat dipengaruhi oleh berbagai konsentrasi dopings wilayah π [7]. Dengan peningkatan tingkat dopings wilayah π, hasil perkalian nilai resistansi dan luas die (RA) pada bias tertentu menjadi lebih kecil, dan densitas arus gelap menjadi lebih besar seiring dengannya. Serupa dengan Referensi [6], RA mencapai maksimumnya hampir 0 V dengan hancur dilekrik lemah seiring dengan peningkatan bias balik, yang menunjukkan bahwa perangkat memiliki mode arus gelap terowongan. Kami mencapai RA maksimum 1259,4 Ω cm² dengan Be di-dop 780 °C pada −200 mv yang hampir 40 kali lipat dari Be di-dop 820 °C. Gambar 7b menggambarkan bahwa densitas arus gelap mirip pada bias negatif dalam rentang −0,1 hingga 0 V, dan densitas arus gelap dengan Be di-dop 780 °C sedikit lebih kecil dibandingkan yang lain. Arus gelap adalah 4,9 × 10⁻³ A/cm² untuk perangkat dengan Be di-dop 780 °C pada −70 mv.

Nilai D^* yang sesuai dapat dihitung dengan mengambil nilai Ri, J, dan RA yang berbeda di bawah berbagai tegangan bias pada 77 K. Gambar 8 menunjukkan detektivitas sampel UGD dengan berbagai wilayah π. Pada −30 mv, detektivitas puncak adalah 5,6 × 10¹⁰ cm Hz^1/2/W pada 5 µm dengan Be di-dop 780 °C, sedangkan itu 3,8 × 10¹⁰ cm Hz^1/2/W dengan Be di-dop 820 °C. Detektivitas puncak Be di-dop 780 °C adalah 1,5 kali lipat dari Be di-dop 820 °C. Oleh karena itu, konsentrasi dopings yang tepat sangat penting. Namun, konsentrasi dopings yang terlalu tinggi akan melemahkan performa perangkat.

Gambar 9 menyajikan karakteristik listrik sampel GD dengan Be di-dop 760 °C pada 77 K. Berbeda dengan perangkat kontrol tegangan gate biasa, pra-pengolahan vulkanisasi anoda pertama kali dilakukan dalam studi ini untuk secara signifikan mengurangi tegangan bias gate saturasi. Selain itu, larutan vulkanisasi adalah campuran NaS₂·5H₂O dan glikol etilena. Metode pasivasi vulkanisasi anoda digunakan untuk membentuk lapisan sulfur elemen yang padat dan seragam pada permukaan perangkat. Durante reaksi elektrokimia, atom sulfur digabungkan dengan ikatan derajat pada permukaan perangkat, berkontribusi untuk menutup saluran elektron yang dihasilkan oleh ikatan derajat permukaan dan mengisolasi mekanisme rekombinasi elektron-lubang permukaan perangkat [11]. Kemudian, permukaan lapisan sulfur elemen ditutupi dengan lapisan pelindung SiO₂ 200-nm, dan elektroda gate ditempatkan pada sisi dinding lapisan SiO₂. Seperti yang dilaporkan dalam penelitian sebelumnya, korelasi antara bias saturasi dan ketebalan lapisan dielektrik perangkat hampir linier. Gambar 9 menunjukkan bahwa bias saturasi perangkat dapat diturunkan hingga sekitar −10 V melalui pra-pengolahan vulkanisasi yang sederhana dan efektif; nilai yang diturunkan ini dalam penelitian lain sekitar 40 V dan empat kali lebih besar dalam perangkat struktur serupa dengan lapisan SiO₂ ketebalan yang sama [10]. Selain itu, RA mencapai maksimumnya 25 Ω cm² di dekat 0 V. Tren menurun telah secara signifikan melambat ketika kita menerapkan tegangan bias negatif sekitar −10 V. ketika kita menerapkan tegangan bias −10 V pada elektroda gate, RA adalah 10 Ω cm² pada −0,3 V, yang 40 kali lipat dari yang tanpa bias yang diterapkan. Selain itu, hampir dua orde besar lebih rendah dari yang tanpa bias pada −0,6 V. Gambar 9b menunjukkan bahwa arus gelap mencapai minimumnya 2 × 10^–4 A/cm² di dekat 0 V, dan berkurang satu orde besar pada −0,3 V. Seperti yang diketahui, kurva IV tidak akan berubah dengan bias gate pada 0 V ketika tegangan bias positif. Selain itu, RA perangkat meningkat secara signifikan ketika tegangan bias meningkat dari 0 hingga −10 V; sementara itu, arus gelap perangkat berkurang seiring dengannya. Ketika tegangan bias bervariasi dari −10 hingga −20 V, RA perangkat berkurang sedikit, dan arus gelap perangkat meningkat seiring dengannya. Pada bias cadangan tinggi (misalnya, −1 V) antara elektroda atas dan bawah, arus gelap berkurang dengan bias gate lalu meningkat sedikit melebihi −12 V. Ini terutama untuk karakteristik bias gate. Pengenalan lebih lanjut ditunjukkan dalam Gambar 10. Untuk bias balik rendah (misalnya, −0,1 V), arus gelap sepertinya meningkat seiring dengan peningkatan bias gate, yang sangat berbeda dari pada −1 V. Untuk berbagai bias balik, kami mencurigakan bahwa mekanisme kebocoran utama berbeda. Untuk bias cadangan rendah, bias gate tinggi menunjukkan pengaruh negatif karena mempengaruhi penurunan permukaan elektron dan elektron panas. Dan untuk bias balik tinggi, kebocoran berkurang karena arus kebocoran permukaannya berkurang. Jadi ini berbeda.

Seperti yang diilustrasikan dalam Gambar 10, pada bias cadangan tinggi (misalnya, −1 V) antara elektroda atas dan bawah arus gelap berkurang dengan bias gate lalu meningkat sedikit melebihi −12 V; kita dapat melihat perangkat ada dalam tiga tahap dengan perubahan tegangan bias pada 77 K [10]. Menurut Referensi [13], wilayah P⁺ dan N⁺ untuk struktur perangkat P⁺–π–M–N⁺ sangat tinggi dopings, dan wilayah M adalah wilayah band yang lebih besar dengan massa efektif yang lebih besar dibandingkan wilayah π dan P⁺; oleh karena itu, bias gate memiliki pengaruh yang lebih besar pada wilayah π dibandingkan yang lain [13]. Menggunakan metode serupa dengan Chen [10], tiga tahap selama proses penerapan tegangan negatif tinggi (−20 hingga −10 V) pada elektroda gate dianalisis; hasilnya menunjukkan bahwa sisi meja dalam keadaan datar atau dalam akumulasi [8], dan densitas arus gelap sedikit meningkat dengan bias gate karena antarmuka vulkanisasi. Mencurigakan ketidakhomogenitas densitas antarmuka vulkanisasi sedikit, di suatu tempat densitas tidak mencukupi sedikit hancur dilekrik. Ketika tegangan bias negatif (−10 hingga −2 V) diterapkan, sisi meja masuk ke dalam depletasi, dan arus gelap meningkat secara halus. Selain itu, lebar depletasi yang diinduksi medan mencapai maksimumnya dan pembentukan lapisan inversi ketika tegangan bias pada −2 V diterapkan ke bias gate positif; jadi densitas arus gelap tetap konstan. Menurut Referensi [14], mengapa arus G–R permukaan pada −0,5 V lebih besar daripada pada −0,3 V dijelaskan.

Gambar 11 menunjukkan bahwa, dengan bias gate −10 V, D^* untuk sampel GD dengan Be di-dop 780 °C mencapai detektivitas puncak 1,3 × 10¹¹ cm Hz^1/2/W pada 5 µm, yang lebih dari dua kali lipat dari tanpa bias voltage dengan Be di-dop 780 °C dan lebih dari tiga kali lipat dari tanpa bias voltage dengan Be di-dop 820 °C pada 77 K. Ini menunjukkan bahwa penerapan bias negatif yang tepat dapat secara signifikan meningkatkan performa perangkat.

Kesimpulan

Pada 2017 Universitas Northwestern melaporkan detektor foton nBn inframerah panjang gelombang (LWIR) berdasarkan T2SLs tipe-II InAs/InAs_1−xSb_x. Perangkat menunjukkan panjang gelombang potong sekitar 10 µm pada 77 K dengan tanggung jawab puncak 2,65 A/W, yang sesuai dengan efisiensi kuantum 43% dan RA 664 Ω cm² dan densitas arus gelap 8 × 10⁵ A/cm², di bawah bias tegangan 80 mV pada 77 K; detektor foton menunjukkan detektivitas spesifik 4,72 × 10¹¹ cm Hz^1/2/W [5]. Tanggung jawab puncak perangkat ini adalah 1,3 × 10¹¹ cm Hz^1/2/W pada 5 µm dan 0 V dengan −10 V bias tegangan gate yang dapat dibandingkan dengan perangkat nBn. Namun, kelemahannya adalah ketidaksamaan RA perangkat yang mempengaruhi performa perangkat.

Dalam kesimpulan, memaksa wilayah aktif menjadi tipe p melalui dopings di wilayah π dapat secara efektif meningkatkan performa untuk detektor P⁺–π–M–N⁺ superjaring InAs/GaSb LWIR [6]. Namun, tidak semakin tinggi konsentrasi dopings, semakin besar peningkatan performa perangkat. Khususnya, performa listrik dan optik perangkat dapat berkurang oleh konsentrasi dopings yang berlebihan. Karakterisasi optik pada 77 K menunjukkan bahwa kita mendapatkan QE maksimum 62,4% pada 4,26 µm dan tanggung jawab maksimum 2,26 A/W pada 5 µm dengan Be di-dop 780 °C. Karakterisasi listrik menunjukkan bahwa RA maksimum 1259,4 Ω cm² dengan Be di-dop 780 °C diperoleh. Detektivitas spesifik mencapai maksimumnya 5,6 × 10¹⁰ cm Hz^1/2/W pada 5 µm dengan Be di-dop 780 °C. Selain itu, bias saturasi perangkat dapat diturunkan secara dramatis melalui pra-pengolahan vulkanisasi anoda yang sederhana dan efektif. Pra-pengolahan vulkanisasi menunjukkan potensinya untuk mengurangi tegangan bias gate. Karakterisasi listrik menunjukkan bahwa bias saturasi hanya −10 V, sedangkan itu 40 V dalam penelitian lain tanpa pra-pengolahan vulkanisasi dalam struktur serupa dengan ketebalan lapisan SiO₂ yang sama. Selain itu, performa perangkat dapat ditingkatkan secara signifikan dengan menerapkan bias negatif yang tepat pada elektroda gate. Maksimum 1,3 × 10¹¹ cm Hz^1/2/W dicapai pada 5 µm dan 0 V dengan −10 V bias tegangan gate dengan Be di-dop 780 °C pada 77 K. Terbatas oleh peralatan eksperimental dan kondisi eksperimental, kami memilih SiO₂ sebagai lapisan dielektrik, tetapi di ikut-ikuti, dipertimbangkan untuk menggunakan medium Hi–K untuk eksperimen lebih lanjut. Secara teoretis, tegangan bias gate dapat diturunkan lebih lanjut.

Ketersediaan Data dan Bahan

Para penulis menyatakan bahwa materi dan data segera tersedia bagi pembaca tanpa syarat yang berlebihan untuk perjanjian transfer materi. Semua data yang dihasilkan atau dianalisis selama studi ini disertakan dalam artikel ini.

Singkatan

LWIR:

Detektor inframerah panjang gelombang

QE:

Efisiensi kuantum

T2SLs:

Superjaring lapisan regangan tipe-II

VLWIR:

Detektor inframerah sangat panjang gelombang

MWIR:

Detektor inframerah panjang gelombang menengah

HRXRD:

Difraksi sinar-X resolusi tinggi

AFM:

Mikroskopi gaya atom

ICP:

Plasma terpadu induktif

GD:

Dioda gated

UGD:

Dioda ungated

D*:

Detektivitas spesifik

RA:

Hasil perkalian nilai resistansi dan luas die

Ri:

Tanggung jawab detektor inframerah

G–R:

Generasi–rekombinasi