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Theoretical design and simulation of uncooled PbSe/Ge mid-wavelength infrared avalanche photodetector

光电探测器 红外线的 光电子学 波长 材料科学 光学 雪崩光电二极管 探测器 物理
作者
Yun Liu,Leisheng Su,Yu Fu,Yingmin Luo,Yiming Yang,Jijun Qiu
出处
期刊:Journal of Physics D [Institute of Physics]
标识
DOI:10.1088/1361-6463/ad7ffd
摘要

Abstract To comply with SWaP3 specifications in infrared detectors, a novel uncooled mid-wavelength infrared avalanche photodetector (MWIR-APD) architecture based on PbSe/Ge heterojunction was proposed. A maximum high gain of 40.8 was achieved, which is comparable with cooled MWIR-APDs, including HgCdTe, and Type Ⅱ superlattices (T2SLs). The theoretical simulation shows that it is the significant difference in permittivity between PbSe and Ge that results in a sufficient electric field contrast between the absorption and multiplication layers, which facilitates the structural design of this APD. Additionally, a structural parameter limit was established by investigating the variation in the punch-through and breakdown voltages. Furthermore, the decreasing PbSe thickness will improve the device’s gain but at the expense of decreasing frequency response and quantum efficiency. This PbSe/Ge APD architecture provides a new solution for the MWIR detection at room temperature.

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