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Optics and Optical Instruments
InAs/InAsSb SL テクニロジー VIGO PHOTONICS
InAs/InAsSb SL テクノロジー
MWIR/LWIR領域の広帯域吸収型検出器をMCT技術に匹敵するパラメータで実現したいという顧客の要望に応え、VIGOは新しいクラスの材料と検出器を開発しました。InAs/InAsSb超格子(SL)ベースの検出器は、熱電冷却器(TEC)と一緒にホットな条件で動作するように設計された、完全にRoHS対応の製品です。
現在、広く使用されている検出器は、有機金属化学気相成長法（MOCVD）による水銀-カドミウム-テルル化合物（MCT）で作られています。MCT化合物には多くの利点がありますが、現在、一部の用途では、水銀、カドミウム、鉛を含む検出器は、その毒性のために規範や指令（例：RoHS）によって消費者市場から排除されています。
MCTには上記のような制限があるため、同社は代替となる材料システムと技術を探していた。InAsSb三元系III-V化合物は、同様の波長領域で動作する優れた候補である。VIGO社は、文献や科学的パートナーに後押しされ、GaフリーのInAs/InAsSb超格子の開発を決定した。
SI GaAs基板上のInAs/InAsSb SLのMBE成長技術に3年間取り組んだ結果、VIGOはMCTに匹敵するパラメータを持つ第一世代のSL製品を発表する準備ができました。これまでに、光起電力素子（MWIR）と光導電素子（LWIR）の製造に成功しています。
MWIR超格子検出器
VIGOはMWIR検出のために、室温または2段階の熱電冷却器（230K）を使用して動作するSL検出器を開発しています。最近の結果では、SL検出器は、バルクのInAsSbデバイスと比較して、より高い抵抗面積（RA）積を示すことが明らかになった。これにより、十分な検出能力を示すより広いスペクトルバンドの検出器（図1）を製造することができる。
利点
◉ カットオン波長がGaSbバッファの透過率に限定される～1.7μm
◉ 高RA製品で、MCTと同等のD*を実現（Fig.2)
◉ RoHS対応製品
◉ PbSe検出器よりも広いスペクトル範囲と高い動作周波数（1つのデバイスで多くのガスを素早く検出可能
◉ 無バイアス動作（感光体に発生する1/fノイズの除去
| Parameter | 検出器タイプ | |
| Photovoltaic | ||
| 能動素子材料 |
InAs/InAsSb 裏面照射 |
|
| 能動素子温度, K | 300 | 230 |
| TEC | 冷却無し | 2-ステージ |
| ピーク波長, µm | 4.0 – 4.5 | |
| スペクトル範囲, µm | 1.7 – 5.9 | 1.7 – 5.6 |
| λCutoff (10%), µm | ~6.0 | ~5.7 |
| D* (λpeak), cm·Hz1/2/W | >5 x 108 | >4 x 109 |
| 感度 (λpeak), A/W | >0.7 | >1.4 |
| シャントインピーダンス (@VR =10 mV), Ω | >110 | >1000 |
| 動作領域, mm |
0.1 x 0.1 1 x 1 immersed |
|
| パッケージ | TO-39 | TO-8 |
LWIR超格子検出器
VIGOはLWIR検出のために、2段および3段のサーモエレクトリック クーラー（それぞれ230 Kおよび210 Kで動作）上の検出器を開発しています。10μmと12μmに最適化された検出器を提供することができます（15μmやそれ以上になる可能性もあります）。最近の結果では、SL検出器は210〜230Kの温度範囲でMCT技術と同等のシート抵抗を示しています。液体窒素による冷却を必要としないLWIR検出器としては、初のRoHS対応製品です。この製品群は、分光学の新しい展望を開くものです。
ADVANTAGES:
◉ カットオン波長がGaSbバッファの透過率に制限される ～1.7 µm
◉ PC用InAsSbおよびサーモパイル・ディテクタと比較して高いD*を実現
◉ RoHS対応製品
◉ 過酷な環境に最適な優れた安定性
◉ 10または12μmに最適化された50%カットオフ波長
◉ 液体窒素による冷却は必要ありません (Fig. 4)
| Parameter | 検出器タイプ | |
| Immersed 3TEフォトコンダクティブ | ||
| 能動素子材料 |
InAs/InAsSb 裏面照射 |
|
| 能動素子温度, K | 210 | |
| ピーク波長, µm | 7.0 – 9.0 | |
| スペクトル範囲, µm | 1.7 – 11.5 | |
| λCutoff (10%), µm | ~12 | |
| D*(λpeak), cm·Hz1/2/W (@0.5 V) | >3 x 109 | |
| 抵抗 , Ω | >60 | |
| 有効な光学領域 , mm | 1 x 1 | |
| パッケージ (ウインドウ) |
TO-8 (wZnSeAR) (AR付きZnSe) |
|
* 1 x 1 mm on request
MWIR INAS/INASB スリット検出器のロードマップ
2021年Q1-Q2
テスト用のサンプルを用意しています。
アクティブエリア
⦿ 1×0.1
⦿ 1×1 immersed
⦿ 1×1* (特別なリクエストに応じて)
2021年第3四半期～第4四半期
さらなる発展を目指して
- エタロン低減コーティング層
- 波長変更の最適化
- 太陽電池用多接合技術
- より高いRA製品を持つユニポーラ光導電体の開発
LWIR INAS/INASB スリット検出器のロードマップ
2021年Q1-Q2
テスト用のサンプルを用意しています。
アクティブエリア
⦿ 1×1 immersed
⦿ 1×1または0.1×0.1 *(特別注文)
2021年Q3-Q4
さらなる開発
- アンチフリンジ、アンチリフレクション層
- VLWIRへの波長変更
- 1/fノイズのない太陽電池製品の開発
- 特に長波長領域におけるパラメータの改善