Type2 SL InAs/GaSb nBp 적외선 검출기의 전기-광학적 성능모델링

Electro-optical Performance Modeling of Type 2 Superlattice InAs/GaSb nBp IR Detector

Type 2 Superlattice (T2SL) InAs/GaSb nBp 적외선 검출 소자의 전기-광학적 성능을 모델링하고 이를 활용하여 그 광 성능을 모사하는 일련의 과정을 수행하였다. InAs/GaSb T2SL를 이용하여 nBp 구조를 갖는 적외선 검출 소자를 설계하고, 이를 활용하여 전기-광학적인 성능을 모델링하고 모델링 결과를 이용하여 적외선 검출기의 최종 성능을 추정하고자 하였다. 성능 모델링에서는 nBp 적외선 검출소자에 대하여 반도체 방정식을 적용하여 소자의 특성을 예측하고 바이어스를 인가한 정상상태의 모사로부터 암전류와 광전류를 구하였다. 또한 광학적 성능 모델링에서는 T2SL의 적외선 흡수계수와 광 흡수에 의한 운반자 생성을 모델링하여 성능 모사하는데 사용할 수 있도록 하였다. 이 결과로부터 nBp 적외선 검출소자의 성능은 암전류가 ~10-8 A/cm2, 파장에 따른 양자효율이 30-50%, 반응도 1.5 A/W, 정규화된 탐지도가 ~1011 Jones로 되는 결과를 얻을 수 있었다. 이 결과로부터 T2SL nBp 적외선 검출기의 모델링과 모사시험이 원하는 바 대로 가능함을 알 수 있다.

Electro-optical performance of Type 2 Superlattice (T2SL) nBp Infrared (IR) detector is modeled and a series of processes for simulating the optical performance of the device are shown. An infrared detection device having an nBp structure was designed using InAs/GaSb T2SL, and electro-optical performance was modeled by using it, and the final performance of the infrared detector was estimated using the modeling results. In the performance modeling, the semiconductor equation was applied to the nBp infrared detector to predict the device characteristics, and the dark current and photocurrent were obtained from the simulation of the steady state on the device to which a bias was applied. In the optical performance modeling, the infrared absorption coefficient of T2SL and the generation of carriers by photon absorption were modeled so that it could be used to simulate the performance. From this study, the performance of the T2SL nBp detector reveals as follows; dark current density of ~10-8 A/cm2, spectral quantum efficiency of 30-50%, responsivity of 1.5 A/W and normalized detectivity of ~1011 Jones. From these results, it can be seen that the modeling and simulation of T2SL InAs/GaSb IR detector may be performed correctly with the model as required.