A comparative study of impact ionization and avalanche multiplication in InAs, HgCdTe, and InAlAs/InAsSb superlattice

超晶格 光电子学 材料科学 电离 撞击电离 物理 离子 量子力学
作者
S. Van der Tempel,M. Winslow,S. H. Kodati,Seunghyun Lee,Theodore J. Ronningen,Sanjay Krishna,Srini Krishnamurthy,C. H. Grein
出处
期刊:Applied Physics Letters [American Institute of Physics]
卷期号:124 (13)
标识
DOI:10.1063/5.0189416
摘要

We use an ensemble Monte Carlo transport approach to calculate and compare the impact ionization and avalanche photodiode excess noise characteristics in three materials—a band-engineered InAlAs/InAsSb type-II superlattice, bulk InAs, and HgCdTe—all with an identical bandgap of 370 meV at 250 K. The electronic band structures and energy–momentum conservation conditions are used to calculate the impact ionization rates, carrier histories, multiplication gains, and excess noise characteristics. The calculated impact ionization coefficients and excess noise factors indicate a single carrier species multiplication in all three materials under low applied electric fields. We find the ratio of impact ionization coefficients to be k=7×10−4 for InAs and 3×10−4 for HgCdTe under an applied field of 50 kV/cm, and the superlattice to be k<10−6 at fields up to 400 kV/cm. The bulk materials experience avalanche breakdown as the applied field increases, transitioning to Geiger mode behavior at gains above 103 for InAs and 104 for HgCdTe. However, this breakdown is absent from the superlattice at the highest fields considered in this study due to hole confinement, indicating superior performance compared to the bulk materials. Our results demonstrate the role of superlattice band engineering in designing quality avalanche photodiode materials.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
1秒前
1秒前
1秒前
jennifer_zhuang完成签到,获得积分10
2秒前
维稳十年发布了新的文献求助10
2秒前
完美世界应助Liquor采纳,获得10
2秒前
Howie完成签到,获得积分10
3秒前
黎明完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
CodeCraft应助平安顺遂采纳,获得10
3秒前
帅气紫易完成签到,获得积分10
5秒前
summer完成签到,获得积分10
5秒前
醋灯笼完成签到,获得积分10
5秒前
珊啊是珊珊啊完成签到 ,获得积分10
5秒前
5秒前
6秒前
wanci应助light采纳,获得10
6秒前
6秒前
悲凉的孤菱完成签到,获得积分10
6秒前
cccccjw完成签到,获得积分10
7秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
8秒前
隐形曼青应助jennifer_zhuang采纳,获得10
8秒前
LDDLleor完成签到,获得积分10
9秒前
李昀蔓发布了新的文献求助10
10秒前
小满完成签到,获得积分0
10秒前
10秒前
FashionBoy应助故意的花瓣采纳,获得10
11秒前
铁蛋发布了新的文献求助20
11秒前
林洁佳发布了新的文献求助10
11秒前
12秒前
12秒前
13秒前
别叫我吃饭饭饭完成签到 ,获得积分10
14秒前
mhb115完成签到,获得积分10
15秒前
暴走小彩虹完成签到,获得积分10
16秒前
17秒前
light发布了新的文献求助10
17秒前
Liquor发布了新的文献求助10
17秒前
18秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Aerospace Standards Index - 2026 ASIN2026 3000
Polymorphism and polytypism in crystals 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Discrete-Time Signals and Systems 610
Research Methods for Business: A Skill Building Approach, 9th Edition 500
Social Work and Social Welfare: An Invitation(7th Edition) 410
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 计算机科学 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 物理化学 电极 冶金 遗传学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6052824
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7868760
关于积分的说明 16276128
捐赠科研通 5198265
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2781353
邀请新用户注册赠送积分活动 1764315
关于科研通互助平台的介绍 1646013