Radiometric Characterization of Type-II InAs/GaSb Superlattice (T2SL) Midwave Infrared Photodetectors and Focal Plane Arrays

Caractérisation radiométrique de détecteurs à super-réseaux de type II InAs/GaSb

J Nghiem (1) , E Giard (1) , M. Delmas (2) , J.B. Rodriguez (2, 3) , Philippe Christol (2, 3) , M. Caes (1) , H. Martijn (4) , E. Costard (4) , I. Ribet-Mohamed (1)

1 ONERA - The French Aerospace Lab [Palaiseau]
2 IES - Institut d’Electronique et des Systèmes
3 NANOMIR - Composants à Nanostructure pour le moyen infrarouge
4 IRnova AB - Electrum 236

In recent years, Type-II InAs/GaSb superlattice (T2SL) has emerged as a new material technology suitable for high performance infrared (IR) detectors operating from Near InfraRed (NIR, 2-3μm) to Very Long Wavelength InfraRed (LWIR, λ > 15μm) wavelength domains. To compare their performances with well-established IR technologies such as MCT, InSb or QWIP cooled detectors, specific electrical and radiometric characterizations are needed: dark current, spectral response, quantum efficiency, temporal and spatial noises, stability… In this paper, we first present quantum efficiency measurements performed on T2SL MWIR (3-5μm) photodiodes and on one focal plane array (320x256 pixels with 30μm pitch, realized in the scope of a french collaboration ). Different T2SL structures (InAs-rich versus GaSb-rich) with the same cutoff wavelength (λc= 5μm at 80K) were studied. Results are analysed in term of carrier diffusion length in order to define the optimum thickness and type of doping of the absorbing zone. We then focus on the stability over time of a commercial T2SL FPA (320x256 pixels with 30μm pitch), measuring the commonly used residual fixed pattern noise (RFPN) figure of merit. Results are excellent, with a very stable behaviour over more than 3 weeks, and less than 10 flickering pixels, possibly giving access to long-term stability of IR absolute calibration.

Ces dernières années, les détecteurs à super-réseaux de type II InAs/GaSb sont apparus comme une filière émergente permettant d'adresser le domaine spectral infrarouge e,t potentiellement, concurrencer les filières bien établies comme MCT, InSb ou les détecteurs à multipuits quantiques (MPQ). Cette communication rapporte le résultat de caractérisations radiométriques menées sur des photodiodes et sur des matrices de détecteurs, en vue d'applications spatiales. Des mesures de rendement quantique en fonction de la température ont été réalisées et sont analysées en faisant apparaître la notion de longueur de diffusion. Elles permettant d'optimiser la structure super-réseaux. Pour adresser la problématique de la stabilité dans le temps des corrections appliquées aux images infrarouge, une caractérisation spécifique a été menée sur un composants matriciel 320x256 pixels au pas de 30µm.

Mots clés: DETECTEUR INFRAROUGE; CARACTERISATION OPTIQUE; SUPERRESEAU

Domaines: Optique / photonique

J Nghiem, E Giard, M. Delmas, J.B. Rodriguez, Philippe Christol, et al.. Radiometric Characterization of Type-II InAs/GaSb Superlattice (T2SL) Midwave Infrared Photodetectors and Focal Plane Arrays. ICSOS 2016, Oct 2016, BIARRITZ, France. ⟨hal-01408899⟩