Elektronika 2009-05.pdf - Instytut Systemów Elektronicznych ...

gdzie jak zaznaczono wcześniej, są duże trudności z uzyskaniemjednorodnego materiału z HgCdTe. Większa jednorodnośćskładu supersieci może rozstrzygnąć o ich znaczeniuw zakresie długofalowym podczerwieni.Technologia otrzymywania supersieci InAs/GaInSb jest wewstępnej fazie rozwoju. Główne trudności związane są z dopracowaniemtechnologii ich otrzymywania, processingiem detektorów,przygotowaniem podłoży do epitaksji i pasywacjądetektorów. Jednak potencjalne znaczenie supersieci InAs/Ga-InSb jest duże, co w przyszłości może spowodować dominacjętego związku w konstrukcji detektorów podczerwieniszczególnie w zakresie dalszej podczerwieni. Należy równieżzaznaczyć, że detektory z supersieci InAs/GaInSb z powodzeniemmogą być stosowane w produkcji niechłodzonych detektorówpodczerwieni. Eksperymentalnie wykazano, że ichparametry przewyższają te uzyskane dla HgCdTe.Technologie heterostruktur GaInAsSb/AlGaSbi lasery na pasmo 2...3 µmCelem badań jest opracowanie technologii wytwarzania metodąMOCVD warstw związków poczwórnych InGaAsSb orazAlGaAsSb na podłożach GaSb oraz wykorzystanie tej technologiido opracowania i wykonania laserów krawędziowych,emitujących w zakresie 2...3 µm. Wymienione lasery będąnajprawdopodobniej wkrótce podstawowymi laserami półprzewodnikowymizdolnymi do emisji w pobliżu 2,5 µm w trybieCW w temperaturze pokojowej. Dostępne obecnie lasery wypełniająceten zakres widmowy są najczęściej laserami barwnikowymi,są kłopotliwe w zastosowaniach i charakteryzująsię niską stabilnością.Technologia MOCVD stanowi obok technologii MBE metodęepitaksji, wykorzystywaną do wytwarzania heterostrukturi laserów z antymonem. Metoda ta natrafia w przypadku rozważanychheterostruktur na wiele problemów niespotykanychprzy epitaksji innych związków III-V. Problemami tymi są: brakmożliwości skorzystania z SbH 3 jako nośnika antymonu, bardzoniskie ciśnienie par nasyconych antymonu, niskie temperaturytopnienia, separacja faz w warunkach wzrostu i brakpółizolacyjnych podłoży GaSb. Problemy powyższe nie stanowiąbarier nie do pokonania i jakkolwiek technika MBE zdobyław tej dziedzinie przewagę, to doniesienia o wydajnychlaserach InGaAsSb/AlGaAsSb/GaSb wykonywanych z wykorzystaniemMOCVD, są od kilku lat obecne. Pozostałe technologieoprócz epitaksji biorące udział w wytwarzaniu laserówsą w przypadku laserów InGaAsSb/AlGaAsSb metodami standardowymi.Problematyka wykonania przyrządów nie spotykasię w tym obszarze z trudnościami specyficznymi. Celemszczególnym badań w tym zakresie jest więc praktyczne pokonanietrudności epitaksji MOCVD związków z antymonemi opracowanie prototypów laserów na pasmo 2...3 µmNiechłodzone detektory podczerwieniRys. 3. Przykłady produkowanych obecnie detektorów średniej idalekiej podczerwieniFig. 3. Examples of mid- and far-infrared detectors produced byVigo SystemsPrace dotyczą zaawansowanych fotodetektorów bliskiej, średnieji dalekiej podczerwieni ze związków rtęci II-VI, pracującychbez chłodzenia kriogenicznego. Bazę wyjściową stanowią nowatorskiekonstrukcje przyrządów fotoelektrycznych rozwijanew Vigo Systems, wykorzystujące złożone heterostrukturyz Hg 1-x Cd x Te o trójwymiarowej architekturze przerwy energetycznej.W takim przyrządzie integrowane są funkcje optyczne(koncentracja promieniowania) i fototoelektryczne (dławienieszumogennej generacji termicznej, optyczna generacja nośnikówi zbieranie sygnału oraz w niektórych przyrządach, takżewewnętrzne wzmocnienie). Przyrządy takie osiągają dobre parametrybez chłodzenia kriogenicznego, co stanowi istotną przewagękonkurencyjną w stosunku do przyrządów dostępnych narynku. Obecnie produkuje się kilkadziesiąt typów detektorówśredniej i dalekiej podczerwieni, fotorezystorów, detektorów fotowoltaicznychi fotomagnetoelektrycznych, niechłodzonych lubchłodzonych termoelektrycznie, które znalazły różnorakie zastosowaniapraktyczne. Podstawą produkcji stała się niskotemperaturowaepitaksja MOCVD. Wszystkie typy detektorów sąoptymalizowane na każdą długość fali w zakresie 2...12 µm.Analiza potrzeb rynkowych wskazuje na konieczność dalszegorozwoju detektorów niechłodzonych, pracującychw temperaturach bliskich do temperatury otoczenia. Prace badawczei rozwojowe nakierowane powinny być na:• dalsze zwiększenie wykrywalności, zwłaszcza detektorówdługofalowych, których parametry są jeszcze dość odległeod fundamentalnych granic,• osiągnięcie pikosekundowych stałych czasowych w detektorachpracujących na wszystkich długościach fal i różnychpolach powierzchni,• zwiększenie zakresu liniowej pracy detektorów,• doskonalenie współpracy detektorów z elektroniką wzmacniającą,a szczególnie rozwój detektorów z wewnętrznymwzmocnieniem fotoelektrycznym,• rozwój detektorów macierzowych, w tym zintegrowanychz mikrooptyką,• zwiększenie odporności detektorów na narażenia środowiskowe.Opracowane przyrządy byłyby przeznaczone początkowogłównie na eksport, a później także dla zastosowań w Polscew miarę rozwoju krajowej optoelektroniki podczerwonej. Najważniejszeobszary zastosowań to: spektroskopia, metrologiaoptoelektroniczna, technologie laserowe, analizatory gazów,komunikacja optyczna drugiej generacji, dalmierze i alerteryzagrożenia, amunicja precyzyjna, lidary i wiele innych.Metody charakteryzacji struktur optoelektronikipodczerwieniKonieczne jest opracowanie nowej metodyki pomiarów i charakteryzacjistruktur laserów kaskadowych na potrzeby technologiirozwijanej w Instytucie Technologii Elektronowej.Lasery kaskadowe wykorzystują całkowicie odmienną zasadędziałania niż tradycyjne lasery półprzewodnikowe. O ile tra-26 ELEKTRONIKA 5/2009