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InAs/InAsSb SL テクニロジー VIGO PHOTONICS

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