W ramach zadania nr 8 „Modelowanie i badania ograniczeń nowoczesnych przyrządów optoelektronicznych” przeprowadzono prace naukowo-badawcze, których wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie Sensors and Actuators A- Physical (obecna punktacja ministerialna to 100 pkt, Impact Factor: 2.739).
Ciura Łukasz, Kopytko Małgorzata, Martyniuk Piotr, Low-frequency noise limitations of InAsSb-, and HgCdTe-based infrared detectors, SENSORS AND ACTUATORS A-PHYSICAL (2020), 305, 111908; https://doi.org/10.1016/j.sna.2020.111908
Abstrakt
Szum 1/f w detektorach podczerwieni z barierą unipolarną o średniej długości fali na bazie InAsSb i HgCdTe, wyhodowanych na podłożu GaAs, jest badany zarówno eksperymentalnie, jak i teoretycznie. Badanie prądu ciemnego ujawnia trzy składowe prądu: upływ, dyfuzję i generację-rekombinację. Pierwsza dominuje w obszarze niskich temperatur dla wszystkich urządzeń, podczas gdy składowe dyfuzji i generacji-rekombinacji dominują w obszarze wysokich temperatur. W przypadku detektorów opartych na InAsSb z odcięciem długości fali 5,6 μm przy 230 K zmierzony szum 1/f można przypisać wyłącznie prądowi upływowemu (który ma pochodzenie powierzchniowe), co oznacza, że współczynniki szumu (szum względny) prądów generacji-rekombinacji i dyfuzji są małe w porównaniu do szumu 1/f indukowanego przez prąd upływowy. W detektorze barierowym na bazie HgCdTe z odcięciem długości fali 3,6 μm przy 230K wszystkie składowe prądu indukują mierzalny szum 1/f, ale prąd upływu jest skutecznie tłumiony, w konsekwencji szum 1/f związany z prądami generacji-rekombinacji i dyfuzji może zostać wyizolowany. W przypadku tego detektora względny szum 1/f prądu generacji-rekombinacji i dyfuzji zmniejsza się w zależności od temperatury w sposób wykładniczy, ale relacje między współczynnikami szumu 1/f, obserwowane dla urządzeń na bazie InAsSb, są prawdziwe. Następnie ważnym wnioskiem jest to, że poprawę wykrywalności powyższych czujników, dla sygnałów wolnozmiennych, można osiągnąć poprzez zmniejszenie prądu upływu, który może być źródłem szumu 1/f nawet w temperaturze pokojowej, gdzie całkowity prąd jest zdominowany przez składową dyfuzji.
