zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Sciences10.47612/0514-7506-2023-90-1-102-108zhps-1223Research ArticleСтатьиБыстродействующие мостиковые фотоприемники для средней инфракрасной области спектраHigh-Speed Air-Bridge Photodetectors for the Mid-IR Spectral RegionПивовароваА. А.PivovarovaA. A.

Санкт-Петербург

St. Petersburg

pivovarova.antonina@gmail.comКуницынаЕ. В.KunitsynaE. V.

Санкт-Петербург

St. Petersburg

КоноваловГ. Г.KonovalovG. G.

Санкт-Петербург

St. Petersburg

СлипченкоС. О.SlipchenkoS. O.

Санкт-Петербург

St. Petersburg

ПодоскинА. А.PodoskinA. A.

Санкт-Петербург

St. Petersburg

АндреевИ. А.AndreevI. A.

Санкт-Петербург

St. Petersburg

ПихтинН. А.PikhtinN. A.

Санкт-Петербург

St. Petersburg

ИльинскаяН. Д.Il’inskayaN. D.

Санкт-Петербург

St. Petersburg

ЧерняковА. Е.ChernyakovA. E.

Санкт-Петербург

St. Petersburg

ЯковлевЮ. П.YakovlevYu. P.

Санкт-Петербург

St. Petersburg

Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе РАНIoffe InstituteНаучно-технологический центр микроэлектроники и субмикронных гетероструктур РАНSubmicron Heterostructures for Microelectronics, Research and Engineering Center, Russian Academy of Sciences202304022023901102108Copyright © Пивоварова А.А., Куницына Е.В., Коновалов Г.Г., Слипченко С.О., Подоскин А.А., Андреев И.А., Пихтин Н.А., Ильинская Н.Д., Черняков А.Е., Яковлев Ю.П., 20232023Пивоварова А.А., Куницына Е.В., Коновалов Г.Г., Слипченко С.О., Подоскин А.А., Андреев И.А., Пихтин Н.А., Ильинская Н.Д., Черняков А.Е., Яковлев Ю.П.Pivovarova A.A., Kunitsyna E.V., Konovalov G.G., Slipchenko S.O., Podoskin A.A., Andreev I.A., Pikhtin N.A., Il’inskaya N.D., Chernyakov A.E., Yakovlev Y.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/1223

Представлены неохлаждаемые мостиковые фотоприемники на основе гетероструктур InAs/InAsSbP для средней ИК-области спектра. Мостиковая конструкция отличается тем, что контактная площадка вынесена за пределы фоточувствительной мезы и связана с ней только воздушным мостиковым контактом. Данная конструкция позволяет уменьшить площадь p–n-перехода и емкость прибора, что приводит к увеличению его быстродействия без потерь в обнаружительной способности. Гетероструктуры InAs/InAsSbP выращены методом газофазной эпитаксии на подложках InAs с ориентацией (111). Разработанные фотоприемники обладают максимальной спектральной чувствительностью в диапазоне 2.8—3.1 мкм и дифференциальным сопротивлением в нуле смещения R0 = 1.0—5.6 кОм. Емкость лучших приборов С = 3.4—3.6 пФ при Urev = 0 В. Быстродействие фотоприемников исследовано с помощью лазера InGaAsP/InP с длиной волны излучения 1.55 мкм. Определенное по фронту нарастания фотоотклика быстродействие составляет 200 пс. Созданные мостиковые фотоприемники могут использоваться для регистрации лазерных импульсов в диапазоне 1.1—3.8 мкм. 

The uncooled air-bridge photodetectors based on InAs/InAsSbP heterostructures are presented for the mid-IR spectral region. The main difference in the air-bridge design is that a contact pad is outside the photosensitive mesa and is connected with it only by an air-bridge contact. This design makes it possible to reduce the area of the p-n junction, and, accordingly, the capacity of the device. This leads to an increase in the speed without loss in detectivity. The InAs/InAsSbP heterostructures were grown on InAs substrates with the orientation of (111) by MOCVD. The developed photodetectors had a maximum spectral sensitivity in the range of 2.8–3.1 mm and a differential resistance in zero offset of R0 = 1.0–5.6 kOhm. The capacity of the best devices was C = 3.4–3.6 pF at Urev = 0 V. The speed of the photodetector using an InGaAsP/InP laser with a wavelength of 1.55 mm was carried out. Determined by the front growth of the photoresponse, the speed is 200 ps. The developed air-bridge photodetectors can be applied to register laser pulses in the range of 1.1–3.8 mm. 

гетероструктуры InAs/InAsSbPсредняя ИК-областьфотоприемникбыстродействиеInAs/InAsSbP heterostructuresmid-IR spectral regionphotodetectorspeedReferencesE. Tournie, A. N. Baranov. Semicond. and Semimetals, 86 (2012) 183—226E. Tournie, A. N. Baranov. Semicond. and Semimetals, 86 (2012) 183—226L. J. Mawst, D. Botez. IEEE Photon. J., 14, N 1 (2022) 1508025L. J. Mawst, D. Botez. IEEE Photon. J., 14, N 1 (2022) 1508025Б. Матвеев. Фотоника, 51, № 3 (2015) 152—164Б. Матвеев. Фотоника, 51, № 3 (2015) 152—164А. В. Сукач, В. В. Тетеркин, С. В. Старый, Н. В. Зотова, С. А. Карандашев, Б. А. Матвеев, М. А. Ременный, Н. М. Стусь, Г. Н. Талалакин. Тез. докл. XVII междунар. науч.-тех. конф. по фотоэлектронике и приборам ночного видения, 25—28 мая 2004 г., Москва, Россия (2004) 29А. В. Сукач, В. В. Тетеркин, С. В. Старый, Н. В. Зотова, С. А. Карандашев, Б. А. Матвеев, М. А. Ременный, Н. М. Стусь, Г. Н. Талалакин. Тез. докл. XVII междунар. науч.-тех. конф. по фотоэлектронике и приборам ночного видения, 25—28 мая 2004 г., Москва, Россия (2004) 29С. С. Кижаев, М. П. Михайлова, С. С. Молчанов, Н. Д. Стоянов, Ю. П. Яковлев. Письма в ЖТФ, 24, № 7 (1998) 1—7 [S. S. Kizhaev, M. P. Mikhailova, S. S. Molchanov, N. D. Stoyanov, Yu. P. Yakovlev. Tech. Phys. Lett., 24 (1998) 247—249]С. С. Кижаев, М. П. Михайлова, С. С. Молчанов, Н. Д. Стоянов, Ю. П. Яковлев. Письма в ЖТФ, 24, № 7 (1998) 1—7 [S. S. Kizhaev, M. P. Mikhailova, S. S. Molchanov, N. D. Stoyanov, Yu. P. Yakovlev. Tech. Phys. Lett., 24 (1998) 247—249]A. R. Marshall, P. J. Ker, A. Krysa, J. P. David, C. H. Tan. Opt. Express, 19, N 23 (2011) 23341(1—9)A. R. Marshall, P. J. Ker, A. Krysa, J. P. David, C. H. Tan. Opt. Express, 19, N 23 (2011) 23341(1—9)B. Chen, Y. Chen, Z. Deng. Photonics, 8, N 14 (2021) 2—19B. Chen, Y. Chen, Z. Deng. Photonics, 8, N 14 (2021) 2—19Y. Chen, X. Chai, Z. Xie, Z. Deng, N. Zhang, Y. Zhou, Z. Xu, J. Chen, Y. Zhou, B. Chen. J. Lightwave Technol., 38 (2020) 939—945Y. Chen, X. Chai, Z. Xie, Z. Deng, N. Zhang, Y. Zhou, Z. Xu, J. Chen, Y. Zhou, B. Chen. J. Lightwave Technol., 38 (2020) 939—945Z. Xie, J. Huang, X. Chai, Z. Deng, Y. Chen, Q. Lu, Z. Xu, J. Chen, Y. Zhou, B. Chen. Opt. Express, 28 (2020) 36915—36923Z. Xie, J. Huang, X. Chai, Z. Deng, Y. Chen, Q. Lu, Z. Xu, J. Chen, Y. Zhou, B. Chen. Opt. Express, 28 (2020) 36915—36923J. Huang, Z. Shen, Z. Wang, Z. Zhou, B. Peng, W. Liu, Y. Chen, B. Chen. IEEE Electron. Dev. Lett., 43, N 5 (2022) 745—748J. Huang, Z. Shen, Z. Wang, Z. Zhou, B. Peng, W. Liu, Y. Chen, B. Chen. IEEE Electron. Dev. Lett., 43, N 5 (2022) 745—748Е. В. Куницына, А. А. Пивоварова, И. А. Андреев, Г. Г. Коновалов, Э. В. Иванов, Н. Д. Ильинская, Ю. П. Яковлев. ФТП, 55, № 7 (2021) 607—613 [E. V. Kunitsyna, A. A. Pivovarova, I. A. Andreev, G. G. Konovalov, E. V. Ivanov, N. D. Il’inskaya, Yu. P. Yakovlev. Semiconductors, 55, N 7 (2021) 601—607]Е. В. Куницына, А. А. Пивоварова, И. А. Андреев, Г. Г. Коновалов, Э. В. Иванов, Н. Д. Ильинская, Ю. П. Яковлев. ФТП, 55, № 7 (2021) 607—613 [E. V. Kunitsyna, A. A. Pivovarova, I. A. Andreev, G. G. Konovalov, E. V. Ivanov, N. D. Il’inskaya, Yu. P. Yakovlev. Semiconductors, 55, N 7 (2021) 601—607]И. А. Андреев, О. Ю. Серебренникова, Н. Д. Ильинская, А. А. Пивоварова, Г. Г. Коновалов, Е. В. Куницына, В. В. Шерстнев, Ю. П. Яковлев. ФТП, 49, № 12 (2015) 1720—1726 [I. A. Andreev, O. Y. Serebrennikova, N. D. Il’inskaya, A. A. Pivovarova, G. G. Konovalov, E. V. Kunitsyna, V. V. Sherstnev, Yu. P. Yakovlev. Semiconductors, 49, N 12 (2015) 1671—1677]И. А. Андреев, О. Ю. Серебренникова, Н. Д. Ильинская, А. А. Пивоварова, Г. Г. Коновалов, Е. В. Куницына, В. В. Шерстнев, Ю. П. Яковлев. ФТП, 49, № 12 (2015) 1720—1726 [I. A. Andreev, O. Y. Serebrennikova, N. D. Il’inskaya, A. A. Pivovarova, G. G. Konovalov, E. V. Kunitsyna, V. V. Sherstnev, Yu. P. Yakovlev. Semiconductors, 49, N 12 (2015) 1671—1677]И. А. Андреев, О. Ю. Серебренникова, Г.С. Соколовский, В. В. Дюделев, Н. Д. Ильинская, Г. Г. Коновалов, Е. В. Куницына, Ю. П. Яковлев. ФТП, 47, № 8 (2013) 1109—1115 [I. A. Andreev, O. Y. Serebrennikova, G. S. Sokolovskii, V. V. Dudelev, N. D. Il’inskaya, G. G. Konovalov, E. V. Kunitsyna, Yu. P. Yakovlev. Semiconductors, 47 (2013) 1103—1109]И. А. Андреев, О. Ю. Серебренникова, Г.С. Соколовский, В. В. Дюделев, Н. Д. Ильинская, Г. Г. Коновалов, Е. В. Куницына, Ю. П. Яковлев. ФТП, 47, № 8 (2013) 1109—1115 [I. A. Andreev, O. Y. Serebrennikova, G. S. Sokolovskii, V. V. Dudelev, N. D. Il’inskaya, G. G. Konovalov, E. V. Kunitsyna, Yu. P. Yakovlev. Semiconductors, 47 (2013) 1103—1109]Chip on Board: Technology for Multichip Modules, Ed. John H. Lau, New York, Springer (1994)Chip on Board: Technology for Multichip Modules, Ed. John H. Lau, New York, Springer (1994)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.