Barrier infrared detectors

Abstract

In 1959, Lawson and co-workers publication triggered development of variable band gap Hg1−xCdxTe (HgCdTe) alloys providing an unprecedented degree of freedom in infrared detector design. Over the five decades, this material system has successfully fought off major challenges from different material systems, but despite that it has more competitors today than ever before. It is interesting however, that none of these competitors can compete in terms of fundamental properties. They may promise to be more manufacturable, but never to provide higher performance or, with the exception of thermal detectors, to operate at higher temperatures.In the last two decades a several new concepts of photodetectors to improve their performance have been proposed including trapping detectors, barrier detectors, unipolar barrier photodiodes, and multistage detectors. This paper describes the present status of infrared barrier detectors. It is especially addressed to the group of III-V compounds including type-II superlattice materials, although HgCdTe barrier detectors are also included. It seems to be clear that certain of these solutions have merged as a real competitions of HgCdTe photodetectors.

МПМ детектор видимого диапазона длин волн на сверхрешетке ZnSe/ZnTe второго типа

“…Композиционные сверхрешетки второго типа позволя-ют реализовать новые возможности при создании ряда оптоэлектронных устройств, в частности фотодетекто-ров [1][2][3][4][5][6]. Ступенчатая структура зон дает возможность детектировать оптическое излучение с энергией фотона много меньше ширины запрещенной зоны каждого из полупроводников, формирующих сверхрешетку [3].…”

“…Ступенчатая структура зон дает возможность детектировать оптическое излучение с энергией фотона много меньше ширины запрещенной зоны каждого из полупроводников, формирующих сверхрешетку [3]. Уже созданы фотодетекторы среднего и длинноволнового участка спектра инфракрасного излучения на сверхре-шетках второго типа InAs/GaSb, рабочая длина волны которых может меняться в определенном интервале за счет изменения толщины одного или двух слоев сверхрешетки [6]. В фотодиодных структурах на осно-ве сверхрешеток второго типа также можно ожидать существенного снижения темнового тока и увеличения чувствительности [7].…”

UNPASSIVATED HIGH OPERATING TEMPERATURE GaInAsSb INFRARED DETECTOR PHOTODETECTOR GROWN ON GaAs SUBSTRATE

“…For infrared detection, the commonly used material HgCdTe (MCT) involves serious technical problems such as the difficulty in growing at large scale and lattice/surface/interface stabilities [4]. It also provides a relatively low tolerance to elevated temperatures because of high diffusion rates in the material [5].…”

Background donor concentration in HgCdTe

“…All types of MCT−based photodetec− tors use some kind of n−type material, including photocon− ductors, photodiodes, and most recently, nBn detectors [1]. In fact, the advent of the nBn architecture, which allows for circumventing the difficulties with p−type doping of MCT [2], makes the technology of n−type material increasingly important.…”