双色量子阱红外探测器大面阵芯片的研制
半导体材料中的量子阱技术研究
半导体材料中的量子阱技术研究量子阱技术是一项重要的半导体研究领域，它在电子学和光电学方面的应用十分广泛。
量子阱技术的主要思想是利用半导体材料的电子能级结构，在一个二维的空间中形成一个量子阱，从而利用量子效应来改善半导体元件的电学和光学性能。
本文将介绍半导体材料中的量子阱技术研究的基本原理，以及在不同领域中的应用。
一、量子阱技术的基本原理量子阱技术最关键的部分是量子阱的形成。
它通常利用两种不同能带的半导体材料，比如硒化镉和锌硒化镉，或者砷化镓和铝砷化镓等。
这些材料之间存在着很大的晶格不匹配，使得它们在堆叠时形成一个二维空间。
在这个空间中，电子的运动将受到强烈的限制，因此它们的能级结构将与体材料不同。
具体来说，如果将体材料所对应的三维空间称作量子阱的壳层，那么在这个壳层中的电子将被限制在两个维度上，每个维度的运动将采取离散的能量取值。
这些能量被称作量子态。
量子阱内能够产生的电子和空穴的量子态是离散的，带有能量的阶梯状能态分布，近似于连续的谱带。
这些态之间的距离十分接近，因此使它们之间的电子跃迁变得容易。
由于电子简并态数目有限，因此电子在这样的结构中具有良好的约束性和选通性，因此能够得到改进的电学和光学性能。
二、应用领域1、光电子设备量子阱技术在光电子设备中应用最广，被广泛应用于半导体激光器、探测器、太赫兹器件、等离子体激光和LED等领域。
在半导体激光器中，量子阱允许电子和空穴发生更多的跃迁，并且跃迁的能量比体材料更稳定。
这样可以在激光发射时获得更窄的频率谱。
在探测器中，量子阱通过增加信噪比和响应速度来提高灵敏度。
在等离子体激光器中，量子阱材料具有更高的吸收能力和低于平均窄的峰值发射能量。
在美国飞机和导弹的被动红外检测器和定位系统中，量子阱探测器被广泛应用。
2、电子学器件量子阱技术在电子学器件中也有许多应用。
在场效应晶体管中，量子阱具有高的晶格一致性和低的摩擦电阻，因此可以用作管道而不断地去做成细的亚微米尺寸的器件。
6.4.3 量子阱红外探测器
6.4 红外焦平面探测器红外焦平面探测器◆焦平面的概念与基本结构◆肖特基势垒探测器◆量子阱与量子点探测器◆倒装互连技术6.4 红外焦平面探测器6.4.3 量子阱与量子点探测器量子阱与量子点探测器量子阱探测器量子阱红外探测器❖量子阱红外探测器(QWIP)是随着分子束外延技术及量子阱超晶格材料的发展，利用GaAs/GaAlAs量子阱子带间红外光电效应制备的高灵敏红外探测器；它具有InSb、HgCdTe同样的性能，可实现大面积、均匀性高，且与目前的GaAs工艺兼容；❖通过改变量子阱宽度和势垒高度对带隙宽度进行人工剪裁，可方便地获得6～20μm光谱范围的响应，通过在GaAs势阱层内增加InGaAs材料，短波长可扩展到3μm。
通过改善量子阱能带参量可以实现光谱响应大范围调节，在2~20μm 的范围内均可工作；有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺）量子阱红外探测器❖当器件正偏时，电压增大，光电信号减少；零偏时，光电信号较大；反偏时，电压增大，光电信号增大量很少，达到饱和。
故量子阱探测器具有明显的整流特性；❖能带与掺杂分布的不对称性，使得整个N型区有类似于P-N结的特性，故具有向长波延伸的条件。
❖从1987年贝尔实验室研制出第一个GaAlAs/GaAs量子阱红外探测器以来，该技术得到了迅速发展，成为三十多年来红外探测器领域研究的新热点。
❖下图为GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器子带吸收的能带示意图，量子阱导带内基态电子(或空穴)在红外辐射作用下，向高能带跃迁，并在外电场作用下做定向运动，形成与入射光强成正比的光电流。
量子阱的基本结构❖Levine等人利用该原理试制出了最初的量子阱红外探测器。
该量子阱红外探测器是采用分子束外延法交替生长GaAs阱和AlGaAs势垒50个周期构成的超晶格结构。
量子阱红外探测器量子阱探测器的基本工作模型量子阱红外探测器工作的基本模型❖束缚态－束缚态跃迁：量子阱中的两个子能带均为束缚态，在红外辐射的作用下，电子从基态被激发到第一激发态（光谱响应窄），处于受激态的电子在外加较大偏压电场的作用下，穿过薄势垒顶部产生隧道贯穿，并以热电子形式输运，形成光电流；❖束缚态－束缚态跃迁：量子阱中的两个子能带均为束缚态，在红外辐射的作用下，电子从基态被激发到第一激发态（光谱响应窄），处于受激态的电子在外加较大偏压电场的作用下，穿过薄势垒顶部产生隧道贯穿，并以热电子形式输运，形成光电流；❖束缚态－自由态跃迁：当势阱宽度进一步减小时，子能级的束缚态会在势阱中上升，形成高于势垒的自由态(或连续态)（光谱响应较宽），在红外辐射作用下，使电子直接从势阱进入自由态，在较小外加偏压作用下形成光电流；❖多量子阱跃迁：由两种不同半导体材料薄层交替生长形成多层结构（A/B/A/B…），两种跃迁方式均存在的多个量子阱探测器模型。
红外光电探测器技术的发展(学术前沿专题)
量子点红外光电探测器技术的发展（学术前沿专题）专业：测试计量技术及仪器班级：硕研22班学生学号： S0908*******学生姓名：李刚量子点红外光电探测器目前大多数红外焦平面阵列（FPA）都以量子阱红外光电探测器（QWIP）或碲镉汞（MCT）光电探测器为基础，而这两类探测器都存有重大的不足。
QWIP对垂直入射光的探测效率很低，因为垂直方向上光子的跃迁被禁止。
尽管利用光栅可以弥补这一缺点，但光栅的制作无疑会增加系统的成本。
另外，QWIP在高温工作时暗电流较高，所以通常采用冷却方式使其在低温下工作，这便大大增加了成像系统的成本、体积和功耗。
MCT光电探测器则因为MCT固有的不稳定性，很难实现高度均匀的探测器阵列，而且以MCT为基础的FPA还具有成本高和效率低的缺点。
近年来，量子点红外光电探测器（QDIP）在工作温度和量子效率方面取得的重大进步，将有望引领新一轮成像技术热潮，并将在医学与生物学成像、环境与化学监测、夜视与太空红外成像等领域开辟新的应用天地。
目前，通过采用纳米技术形成量子点，研究人员已经在开发室温或接近室温工作的高性能成像器方面迈出了一大步。
量子点又称“人造原子”，目前量子点作为提高电子与光电子器件性能的一种手段，已经被广泛应用。
量子点的尺寸很小，通常只有10nm，因此其具有独特的三维光学限制特性。
将量子点应用在红外光电探测器上，可以使探测器在更高的温度下工作。
开发高温工作的红外光电探测器，可以降低红外成像系统的成本，减小重量，提高效率，这将极大地拓展红外光电探测器的应用范围。
研究人员已经开发出了首个以QDIP为基础的焦平面阵列。
研究人员在开发高性能QDIP方面取得了重大突破。
新开发的在室温下工作的QDIP，探测峰值波长在中红外波段（3～5μm），这一波段具有重要的应用价值，因为地球大气层对中红外波段的吸收很小。
该款QDIP由砷化铟（InAs）量子点和铟砷化镓（InGaAs）量子阱组成的混合结构，同时利用铝铟砷化物（AlInAs）形成势垒。
红外探测器的发展
红外技术发展的先导是红外探测器的发展，一个国家红外探测器的技术水平代表着其红外技术发展的水平。
最早的红外探测器是1800年英国天文学家威廉·赫歇耳发明的水银温度计，随后发明了热电偶、热电堆，1880年美国的Langley发明了测热辐射计。
最初的红外探测器主要是热电探测器，直至1917年Case研制出第一只硫化铊光电导探测器，这种探测器比热电探测器灵敏度高，响应也快。
第二次世界大战，人们认识到了红外技术在军事应用中的巨大潜力，开始对红外技术极为重视，寻找新的材料和制作方法。
19世纪40年代初，以PbS为代表的光电型红外探测器问世，随后又出现了硒化铅、碲化铅探测器。
二次大战后，半导体技术的发展推动了红外探测技术的发展，先后出现了InSb、HgCdTe、掺杂Si、PtSi。
InSb的灵敏度较高，但是带隙只有0.22eV，所以只能探测低于5.6μm。
PtSi由于它的高均匀性和可生产性，可以做成大的焦平面阵列,但是其截至波长为5.7μm，也只能用于中短波范围，而且量子效率很低。
同时InSb和PtSi都没有波长可调性和多色探测能力。
掺杂Si有很宽的光谱带宽，但是也不具备波长可调性，而且必须工作在很低的温度。
1959年Lawso研制出碲镉汞（HgxCd1-xTe）的长波长红外探测器，这是红外技术史上的一次重要进展。
它是目前性能最好，也是最广泛应用的II－VI 族红外探测器。
它是利用带间吸收，因此具有极高的探测率和量子效率。
通过调节Hg的组分x可以实现带隙从0-0.8eV的连续可调。
因此它所能探测的波长范围覆盖了中波红外（3-5μm）和长波红外（8-14μm）两个波段。
而利用MBE生长的III－V族材料体系制成的量子阱材料正好可以弥补碲镉汞方面的不足，III－V族材料生长、器件制作工艺成熟，适于制作大面阵探测器。
同时III－V族材料组分容易控制和调节，通过调节化合物的组分，可以比较容易的改变量子阱的阱宽、垒高等参数，进而可以调节探测波长。
短中波双色碲镉汞红外探测器制备研究
文章编号:1672-8785(2021)02-0001-07膨中波双色(镉汞红外探测器制备研究王经纬李忠贺高达邢艳蕾王成刚(华北光电技术研究所焦平面事业部，北京100015)摘要：报道了基于分子束外延的短/中波双色碼镉汞材料及器件的最新研究进展&采用分子束外延方法制备出了高质量的短/中波双色＞镉汞材料，并通过提高材料质量将其表面缺陷密度控制在300cm=2以内。
在此基础上进一步优化了芯片制备工艺，尤其是在减小像元中心距方面作了优化&基于上述多项材料及器件工艺制备出了320X2569/：波双色＞镉汞红外探测器组件&表明,该组件的测及成像。
关键词：＞镉汞；短/中波双色；红外探测器；分子束外延中图分类号：TN213文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1672-8785.2021.02.001Research on Fabrication of S3MW Dual-bandMCT Infrared DetectorsV\ANG Jing-wei,8Zhong-he,GAO Da,XING Yan-lei,W\NG Cheng-gang(.Department of Focal Plane Arrays,North China Research Institute ofElectro-Optics,Beijing100015,China)Abstract:The latest research progress of SQ/MW dual-band mercury cadmium telluride(MCT)materials and devices based on molecular beam epitaxy(MBE)is reported.High-quality SW/MW dual-band MCT materials are grown by the MBE method,and the surface defect density is controlled below300cm2by improving the material quality.On this basis,the chip fabrication process is further optimized,especially in terms of reducing the pixel pitch.A320X256SW/MW dual-band MCT infrared detector assembly is fabricated based on the a-bove-mentionedvariousmaterialanddeviceproce s es1Theresultsshowthatthetestperformanceandimaginge f ectofthea s emblyaregood1Key words:HgCdTe；SW/MW dual-band；infrared detector；molecular beam epitaxy0引言随着红外探测器应用范围的不断扩展和红外隐身技术水平的日益提高，人们期望在更为复杂的背景及环境下实现高精度的高速红外探测，同时提高识别准确率。
锑基_类超晶格红外探测器_第三代红外探测器的最佳选择_史衍丽
〈综述与评论〉锑基Ⅱ类超晶格红外探测器——第三代红外探测器的最佳选择史衍丽（昆明物理研究所，云南昆明 650223）摘要：以多色、大面阵、高性能、低成本为特征的第三代红外探测器是当前红外探测器的发展方向及目标。
InAs/GaInSbⅡ类超晶格探测器因为独特的断代能带结构以及自身存在的材料和器件优势，在大面阵长波红外探测器、高温中波红外探测器、中波双色探测器以及甚长波红外探测器领域显示出优异的器件性能和技术成熟性，成为第三代红外探测器技术的最佳选择之一，在世界各国引起了高度的重视和发展。
就InAs/GaInSbⅡ类超晶格材料的优越性、存在的问题及近期的发展状况进行了介绍，旨在促进我国InAs/GaInSbⅡ类超晶格技术的发展。
关键词：第三代红外探测器；InAs/GaInSbⅡ类超晶格；断代能带结构；低维红外探测器中图分类号：TN215 文献标识码：A 文章编号：1001-8891(2011)11-0621-04Type-II InAs/GaInSb Superlattices Infrared Detectors-one ofthe Best Choices as the Third Generation Infrared DetectorsSHI Yan-li(Kunming Institute of Physics, Kunming 650223, China)Abstract：The Third-Generation infrared detectors characterized as multicolor, large array, high performance and low cost have become the development goal of the infrared detectors. InAs/GaInSb Type-II infrared materials has special broken band structure and materials merits, furthermore, the materials has been widely applied in the area of large array long wavelength infrared detectors、high temperature mid-wavelength infrared detectors、middle wavelength dual-band infrared detectors and ultra-long wavelength infrared detectors. The superior devices performance with high detectivity and excellent uniformity verified the technology superiority and maturity. It has become one of the best choices as the Third-Generation infrared detectors in the world. In this paper the material advantages, the technique issues and development status has been introduced in order to advance the development of InAs/GaInSb type-Ⅱ technology in our country.Key words：the Third-Generation infrared detectors，InAs/GaInSb Type-II superlattices，broken band structure，low-dimension infrared detectors引言红外探测器在经历了扫描型的第一代红外探测器、小规模凝视阵列的二代红外探测器的发展，在20世纪90年代提出了对第三代红外探测器的发展需求。
先进红外探测器及其在系统研发中的应用研究
第36卷，增刊、，r01．36Suppl eIm nt
红外与激光工程
111】j阿red a nd Las er Engi neer m g
2007年6月
Jun．2007先进红外探测器及其在系统研发中的应用研究
丁全心，刘华
(中航一集团洛阳电光放备研究所，河南洛阳471009)
摘要：为了全面落实光电系统研发规划，提升创新能力，全面开展对先进光电系统研发自主创新的顶层设计研究，实现基于先进红外探测器的系统顶层设计理念。
采用典型光电系统案例分析的方法，分别对基于多波段(多色)红外探测器技术、制冷型红外焦平面技术、非制冷型红外焦平面技术、以及量子阱红外探测器等典型系统进行了深入分析，主要涉及：整机系统性能指标、关键技术、核心光学系统构型、红外探测器在影响系统总体性能的作用和地位等方面。
结果表明：先进红外探测技术已经成为光电系统研发的核心技术和主导产业之一。
与此同时，必须认识到：红外探测器的测试与评估技术的发展将是开展先进光电设备研发，实现系统总体目标的保障。
关键词；红外探测器；系统研发；应用研究。
红外技术的发展及其在航空中的应用
红外技术的发展及其在航空中的应用红外技术的发展红外技术发展的先导是红外探测器的发展。
1800年：F·W·赫歇尔发现红外辐射时使用的是水银温度计，这是最原始的热敏型红外探测器。
1830年以后：相继研制出温差电偶的热敏探测器、测辐射热计等。
在1940年以前，研制成的红外探测器主要是热敏型探测器。
19世纪：科学家们使用热敏型红外探测器，认识了红外辐射的特性及其规律，证明了红外线与可见光具有相同的物理性质，遵守相同的规律。
它们都是电磁波之一，具有波动性，其传播速度都是光速、波长是它们的特征参数并可以测量。
20世纪初开始：测量了大量的有机物质和无机物质的吸收、发射和反射光谱，证明了红外技术在物质分析中的价值。
30年代：首次出现红外光谱代，以后，它发展成在物质分析中不可缺少的仪器。
40年代初：光电型红外探测器问世，以硫化铅红外探测器为代表的这类探测器，其性能优良、结构牢靠。
50年代：半导体物理学的迅速发展，使光电型红外探测器得到新的推动。
到60年初期：对于1～3、3～5和8～13微米三个重要的大气窗口都有了性能优良的红外探测器。
在同一时期内，固体物理、光学、电子学、精密机械和微型致冷器等方面的发展，使红外技术在军、民两用方面都得到了广泛的应用。
60年代中叶：60年代中叶起，红外探测器和系统的发展体现了红外技术的现状及发展方向。
1.在1～14微米范围内的探测器已从单元发展到多元，从多元发展到焦平面阵列。
2.红外探测器的工作波段从近红外扩展到远红外。
3.轻小型化。
非致冷、集成式、大面阵红外探测器方向发展。
4.红外探测系统从单波段向多波段发展。
在红外技术的发展中，需要特别指出的是：60年代激光的出现极大地影响了红外技术的发展，很多重要的激光器件都在红外波段，其相干性便于移用电子技术中的外差接收技术，使雷达和通信都可以在红外波段实现，并可获得更高的分辨率和更大的信息容量。
在此之前，红外技术仅仅能探测非相干红外辐射，外差接收技术用于红外探测，使探测性能比功率探测高好几个数量级。
量子阱红外探测器最新进展
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： Ｑ ＷＩ Ｐ； ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ｅ ｓ ｓ ； ｐ ｒ ｏ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ
ｌ 引 言
发展 趋势 。 ２ 大 面 阵、 双 多色 （ 波段 ） 研 究进 展 光谱 特 征是 不 同化学 成 分 物质 的 固有特 性 ， 同 时在 多个窄 红外 波 段 可 以获 得 更 多 的信 息 ， 成 为要
ｌ ａ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｅ ｆ ｆ ｏ ｒ ｔ ｉ ｎ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｉ ｓ ｋ ｉ ｎ ｄ ｏ ｆ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ ． Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｔ ｕ ｉｔ ｒ ｙ ｏ ｆⅢ一 Ｖ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ｌ ａ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｒ ｍ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ
ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｔ ｈ ｉ ｒ ｄ Ｆ Ｐ Ａ， ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｍｕ ｓ ｔ ｂ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ａ ｄ ｖ ｎｔ ａ ａ ｇ ｅ ｓ ｏ ｆ ｌ ｏ ｗ ｃ ｏ ｓ ｔ ， ｌ ａ ｒ ｇ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ， ｍｕ ｌ ｔ ｉ — ｃ ｏ ｌ ｏ ｕ ｒ ｂ ｎｄ ａ ｓ ａ ｎ ｄ ｈ ｉ ｇ ｈ ｓ ｅ ｎ ｓ ｉ
量 子 阱红 外 探 测 器 最 新进 展
邢伟 荣 ， 李 杰
（ １ ． 华北光 电技术研究所 ， 北京 １ ０ ０ ０ １ ５ ； ２ ． 总装备部科技信息 研究 中心， 北京 １ ０ ０ ０ ７ ３ ）
摘 要 ： 量子阱红外探测器 （ Ｑ ＷＩ Ｐ ）自从 ２ Ｏ世纪 ８ ０年代被验 证后， 得到 了广泛积极 的研 究。 基于Ⅲ 一Ｖ材料体 系、 器件工艺的成熟和 自身的稳定 性、 响应带宽窄等特有 的优势， Ｑ ＷＩ Ｐ成 为对低 成本 、 大 面 阵、 双（ 多） 色 高精 度 探 测有 综 合 要 求 的第 三 代 红 外焦 平 面 阵列 （ Ｆ Ｐ Ａ） 的重 要发展方向。本文主要总结 了国际 Ｑ ＷＩ Ｐ 器件的最新发展动态， 并展望 了其发展趋势。 关键词 ： 量子阱红外探测器 ； 进展 ； 趋势 中图分 类号 ： Ｔ Ｎ ２ １ ４ 文献 标识 码 ： Ａ Ｄｏ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ － ５ ０ ７ ８ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ２ ． ０ ０ ５
双色量子阱红外探测器大面阵芯片的研制
第３ ６卷 第 ６期
Ｖｏ１ ｏ． ． Ｎ ６ ３６
红 外 与 激 光 工 程
Ｉｆａｅ ｎ ｓ ｒ ｇｎ ｅ ｉｇ ｎ ｒ ｒ ｄ ａ ｄ Ｌａ ｅ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ
２０ ０ ７年 ｌ ０月
Ｄ ｅ ．２ ｃ ００７
双 色量 子 阱红 外探 测 器 大 面 阵 芯 片 的研 制
ａ ｒ ｙ ｈｐｓ ｒｅ ｔ ｉｄ ｕｓｎ ａ ｓＡＩ Ａ ｓ ｎ Ｉ Ｇａ ／ １ ａ ｍｕ ｔ ｌ ｑ ａ ｔｍ ｗｅｌ ｔ ｔｒ ｓ ｈ ｅ ｒａ ｃ ｉ ａ ｓ ｕｄｅ ｉ ｇ Ｇ Ａ ／ Ｇａ ａ ｄ ｎ ＡｓＡ Ｇ Ａｓ ｌｐｅ ｕ ｉ ｎ ｕ ｌ ｓｒ ｕ ｅ ．Ｔ ｕｃ
Ｄｕ ｌｂａ ｕ ｎ ｕ ｌ ｉ ｆ ａ ｅ ｈ ｔ ｄ ｔ ｃ ｏ ａ ｇ ａ ｎｄ ｑ ａ ｔ ｍ ｗｅｌ ｎ ｒ ｒ ｄ ｐ ｏ ｏ ｅ ｅ ｔ ｒ ｌ ｒ ｅ
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中长波InAs_GaSb超晶格材料及探测器研究_王国伟
第十届全国光电技术学术交流会 85 |中长波InAs/GaSb超晶格材料及探测器研究王国伟，王娟，邢军亮，徐应强，任正伟，贺振宏，牛智川中国科学院半导体研究所 超晶格国家重点实验室摘要：中长波（3~5μm,8~14μm）红外波段探测技术，在军事上广泛应用于夜视、导弹制导、通信等方面。
扩大了作战的时域、空域，在诸多方面提高了武器的威力和环境适应性。
在民用上可实现特殊环境下的工业故障检测、医疗诊断和环境污染分析等。
红外探测器作为红外系统的核心，经历了从PbS、InSb、HgCdTe等体材料到量子阱、超晶格等新型低维材料体系，从单元、线列到大规模焦平面的发展过程。
目前第一、二代红外探测器所采用的HgCdTe、QWIPs、 InSb、PtSi、PbS等材料因自身性质缺陷[1]，不能全面满足第三代红外系统及焦平面的要求。
探索第三代新型红外半导体光电子材料研制出高性能、大面阵、双色、低成本的新型红外探测器成为近年来的研究热点。
特别是双色探测（中/短波、中/长波）性能，不仅可以探测目标，还可以识别目标，在导弹抗干扰制导和医用双色段热像仪等领域有很大的需求。
与HgCdTe、InSb等体材料和QWIP多量子阱结构相比，InAs/GaSb超晶格具有独特的II型能带结构，微带帯隙可在2µm~32µm区间任意调整，对俄歇复合具有较好的抑制作用，且作为III‐V组材料，其外延均匀性较高[2]。
超晶格材料具备的这些优点使其成为实现下一代高性能中、远红外探测器的最理想材料，是近年来国际上红外探测技术研究的重点。
针对超晶格材料在中长波段的材料结构特点并结合理论模拟结论，我们采用生长中断方法和迁移率增强（MEE）方法进行中长波段超晶格材料分子束外延的生长参数优化研究。
主要目标是尽量减小超晶格界面粗糙度、超晶格与衬底间应变、以及超晶格缺陷密度。
经过充分优化后生长的超晶格，表面经原子力显微镜测试，其10µm 10µm扫描范围内的粗糙度小于3Å，超晶格X射线衍射零级峰与衬底峰∆ω<10arcsec应变小于85ppm，超晶格的平均晶格常数与衬底非常一致。
红外探测器的最新进展_陈长水
虽然氧化钒薄膜技术 比无 定型硅技术要便宜 , 但
无定 型 硅技 术 却 有 着其 他 两 种 技术 所 无 法 比拟 的 优势 首先 , 无 定 型 硅 采用 硅 为原 材 料 , 而 硅是
采 用 微 加工 技 术 制 造 了具 有微 桥 绝热 结 构 的 氧 化
钒 阵 列 器 件 取 得 巨大 成功 , 引起 了研 究 者 的 极 大
公 司报 道
双色探测器和 砷化稼基
多 。昆 明物 理 研 究 所 的 袁俊 利 用 粒 子 束增 强 沉 积 法 , 制 备 出的 薄 膜 电 阻为 为一 几, 温 度 系数
三 色探 测 器 , 硅基 双 色探 测 器 像 素 为 波 和长 波 截 止波 长分 别 为 效温 差 分 别 为 和 拜 和
料进 行 研 究 , 但 很少 涉及 应 用 上 海技 术物 理 研究
温探测器 的材料主要有磅福 汞
和基 于 锡 化 物 的二 型超 晶格
。
啼锡汞
, 量子阱
所 器 件 室开 发 的谛 锡 汞光 电导 型 芯 片作 为红 外 敏
感 元件 , 采 用 了微型 热 电致 冷 器 制 冷 , 来提 供 敏感
波长
磅 福 汞 材料 可 以 制成 雪 崩 二极 管 , 早 在
年 , 利 用啼 福 汞 材 料 的雪 崩 特 性 制 成 的 用 于通 信
、 “ 的探 测器 就 已经 出现 “】 。啼 福
汞 晶体 特 殊 的 晶格 结构 使 得 它 可 以进 行 两 种模 式 的 无 噪声 线性 雪 崩 纯 电子 形 式 和 纯 空 穴 形式 ,
仅 在军 事 领 域 的制 导 、 跟 踪 、 夜 视 和 大 地 测 绘 等
加工 技术 、大 规模 集 成 电路 、信 号处理 技 术 的 飞速 发 展 , 红 外探 测器 技 术 拥 有 巨大 的发 展 潜力 。
量子阱的红外探测器研究与应用
量子阱红外探测器的研究与应用!连洁"#王青圃"#程兴奎$#魏爱俭"%"&山东大学光电系#山东济南$’("(()$&山东大学物理系#山东济南$’("((*摘要+讨论了量子阱红外探测器的量子阱结构以及光耦合模式的研究状况#简要介绍了该探测器在国防,工业,消防和医疗方面的应用-关键词+红外探测器)量子阱)光耦合)应用中图分类号+./$01文献标识码+2文章编号+"((’3((45%$(($*"(3"(6$3(’7898:;<=>?=8@@A:78@8B=9CB:DE F F G A9B;A>:>:H I B:;I J K8G G L:M=B=8D<C>;>D8;89;>=@N O2/P Q R"#S2/T U Q V W3X Y"#Z[\/T]Q V W3^Y Q$#S\O2Q3_Q‘V"%"&a R X‘b c d R V ce fg X c e R h R i c b e V Q i j#k l‘V m e V W n V Q o R b j Q c p#P Q V‘V$’("((#Z l Q V‘)$&a R X‘b c d R V ce fq l p j Q i j#k l‘V m e V Wn V Q o R b j Q c p#P Q V‘V$’("((#Z l Q V‘*E r@;=B9;+2s Y‘V c Y d t R h h j c b Y i c Y b R j‘V m e X c Q i‘h i e Y X h Q V W j p j c R d j e f s Y‘c Y d t R h h Q V f b‘b R m X l e c e m R c R i c e b%U SO q*‘b Rm Q j i Y j j R mQ Vm R c‘Q h&.l R‘X X h Q i‘c Q e V j‘b Ru b Q R f h pQ V c b e m Y i R mQ Vm R f R V j R#Q V m Y j c b p#d R m Q i Q V R‘V mf Q b R f Q W l c Q V W&v8wx>=D@+O V f b‘b R mX l e c e m R c R i c e b)U Y‘V c Y d t R h h)g X c Q i‘h i e Y X h Q V W)2X X h Q i‘c Q e Vy引言量子阱红外探测器%U SO q*是$(世纪6(年代发展起来的高新技术-与其它红外技术相比#U SO q 具有响应速度快,探测率与[W Z m.R探测器相近和探测波长可通过量子阱参数的调整加以控制等优点-而且#利用z{\和zg Z|a等先进工艺可生长出高品质,大面积和均匀的量子阱材料#容易做出大面积的探测器阵列-由于有这样多的优点#量子阱光探测器#特别是红外探测器的研究引起人们广泛的重视#在长波应用方面得到迅速发展}"#$~-U SO q是利用掺杂量子阱的导带中形成的子带间跃迁#并将从基态激发到第一激发态的电子通过电场作用形成光电流这一物理过程#实现对红外辐射的探测-根据探测波段的不同可分为短波红外探测器#以O V q衬底上生长的O V T‘2j!O V2h2jU SO q为代表)中,长波红外探测器以2h T‘2j!T‘2jU SO q为代表#是目前研究最多的-根据掺杂材料的不同又可分为V型掺杂U SO q%载流子为电子*)q型掺杂U SO q%载流子为空穴*-在量子阱结构设计中#通过调节阱宽,垒宽以及2h T‘2j中2h组分含量等参数#使量子阱子带输运的激发态被设计在阱内%束缚态*,阱外%连续态*或者在势垒的边缘或者稍低于势垒顶%准束缚态*#以便满足不同的探测需要#获得最优化的探测灵敏度-因此#量子阱结构设计又称为"能带工程#}$#0~是U SO q最关键的一步-另外#由于探测器只吸收辐射垂直与阱层面的分量#因此光耦合也是U SO q的重要组成部分-本文分别对不同量子阱结构和不同光耦合方式的U SO q的研究状况进行分析#并简述了其应用-%不同量子阱的H KL<%&y:型掺杂束缚态到束缚态跃迁探测器%&’&H KL<*}(~世界上第"台U SO q由贝尔实验室的N R o Q V R等于"641年研制成功#它就属于{3{U SO q#量子结构如图"所示-基态\(位于阱内是束缚态#第一激发态光电子)激光第"$卷第"(期$(($年"(月P e Y b V‘h e f g X c e R h R i c b e V Q i j)N‘j R b|e h&"$/e&"(g i c&$(($!收稿日期+$(($3($3(5修订日期+$(($3(53(1*基金项目+国家自然科学基金资助项目%56615("5*)山东省自然科学基金资助项目%+64T"""(1*!"也是束缚态#该探测器吸收红外辐射$位于!%的电子光激发后跃迁到!"$隧穿出量子阱$在偏置电场作用下$形成光电流#该探测器的吸收光谱峰值位于"%&’()$峰值波长响应率*+,%&-./01#这些性能参数是由其结构参数决定的2量子阱区包含-%周期的阱层34/5和垒层/6%&.-34%&7-/5$阱宽8&-9)$垒宽:&-9);量子阱区夹在上下两34/5电极层之间$上电极层厚%&-()$下电极层厚"();阱中的掺杂浓度<=,"&>?"%"’@)A B $上下电极层掺杂浓度<=,>?"%"’@)A B#改变"个或几个参数$就会引起量子结构的变化$从而使探测器的性能发生变化#后来$C D E F等对这个量子结构进行改进$适当地增加势垒的厚度和高度$导致引起暗电流的基态电子隧穿数目减少#G H GI 1J K 的探测率有了一定的提高#图L M N MO PQ R 的导带示意图$表明电子光激发与隧穿的过程S T U &L V W X Y Z [\T W X N ]^X YY T ^U _^‘a W _^]W Z X Y N \W N ]W Z X Y O PQ R $b c W d T X U\c e f c W \W e g [T \^\T W X h T X \e _b Z ]]^X Y\_^X b T \T W X i ^X Y\Z X X e j T X UW Z \W a d e j jk &k X 型掺杂的束缚态到连续态跃迁探测器h M N V O PQ Ri ":’’年6l m F 9l 等n 8o 对G H GI 1J K 的量子结构进行改造$研制出G H CI 1J K #他们通过减小阱宽$使G H GI 1J K 中的第一激发态不再是束缚态$而成为连续态$如图.所示#这种G H CI 1J K 的主要优点是光激发电子能从阱中激发到连续态上$不需要图"所示图p M N VO PQ R 的导带示意图$表明电子光激发与热电输运的过程S T U &p V W X Y Z [\T W X N ]^X Yb \_Z [\Z _e a W _^]W Z X Y N \W N [W X \T X Z Z ‘O PQ R $b c W d T X U\c e f c W \W e g [T \^\T W X^X Yc W \N e j e [\_W X\_^X b f W _\f _W [e b b e b的隧穿过程#这样$有效收集光电子所需偏置电压大大降低$暗电流也会随之大幅度减小#因为不必考虑势垒厚度对光电子收集效率的影响$势垒厚度可增加到-%9)$基态电子隧穿引起的暗电流下降"个数量级#"::%年6l m F 9l 等n 7o推出的G H CI 1J K$性能有很大改善$探测率q r 高达B ?"%"%@)s t "0.01$截止波长"%()$温度8’u #k &v X 型掺杂的束缚态到准束缚态跃迁探测器h MN w MO PQ Ri n x o提高探测率是研究探测器的科学家始终不渝的奋斗目标#探测率提高的关键是降低暗电流#所谓暗电流就是在没有辐照的情况下$探测器显示的电流#经研究发现n :o $当温度处在>-u 以上时$暗电流主要是由基态电子热激发到连续态所形成的#因此"::-年加州理工学院的3y 94+464等科学家设计了基态为束缚态$第一激发态为准束缚态的量子阱结构#通过改变阱宽z 垒宽和势垒的高度$使第一激发态位于量子阱顶部如图B 所示#由图B 看出$在G H CI 1J K 中$对热激发而言$势垒的高度比光电离能低"%{"-)l |$而在G H I GI 1J K 中$势垒高度与光电离能的高度相同#这样$在G H I GI 1J K 中暗电流降低"个数量级$探测率q r 提高了#目前3y 94+464等科学家n "%o 采用这种量子阱结构$研制出.-8?.-8及8>%>’>阵列的红外焦平面摄像机#图}M N VO PQ R 和M N O MO PQ R 的量子阱结构示意图以及两者在~,!!"下暗电流随偏置电压变化的关系曲线S T U &}w T ^U _^‘W a #Z ^X \Z ‘d e j j b \_Z [\Z _e a W _M N VO PQ R^X YM N O MO PQ $[W ‘f ^_T b W XW a Y ^_$[Z __e X \b ^b ^a Z X [\T W XW a ]T ^b %W j \^U e a W _\c e ‘^\\e ‘f e _^\Z _e ~,!!"&B :%"&第"%期连洁等2量子阱红外探测器的研究与应用通过改变垒宽!阱宽!垒高!掺杂元素及浓度等参数"已经可以使器件的峰值响应波长在#$%&’(范围内变化)**+"而且根据需要光谱响应宽度,-.-也可从*&/变化到0&/)*%+1除此之外"科学家们还设计出多色量子阱结构的2345)*6+1随着理论的发展及材料生长工艺的进步"会有更多性能优良用途广泛的2345设计出来17不同光耦合模式的89:;根据量子力学跃迁选择定则"只有电矢量垂直于多量子阱生长面的入射光<即=>?&@"才能被子带中的电子吸收"从基态跃迁到激发态"导致电导率的变化被器件探测)*0+1一般情况下"红外辐射垂直于量子阱生长面入射"需要采取一定措施<光耦合@使辐射被探测器吸收1最初的光耦合模式是边耦合"也就是在器件的一边刻蚀出倾角为0A B的斜面"如图0所示1这种耦合方式只适用于线阵列和单个器件1图C 边耦合探测器的结构示意图D E F G C H I J K L M N E I E O O P Q N R M N E S TS U M TK V F K I S P W O K VV K N K I N S R7G X 二维周期光栅探测器<Y Z 989:;@结构示意于图A 1光栅在探测器表面%个垂直方向上周期性的重复"导致探测器吸收红外辐射的%个偏振分量"通过减薄衬底或再加*层[\]^[_在量子阱区形成波导的方法"器件响应率提高%$6倍)*A +1虽然光栅耦合好于边耦合"但它也有不足之处1首先"光栅耦合依据是集合的衍射效应"光敏元台面大小对器件的量子效率及探测率等参数有较大影响"台面面积越大"其性能参数越好1若要提高器件的分辨率必须减小台面的尺寸"这样做势必影响性能参数1其次"由光栅耦合的固有特性决定"它对探测的辐射波长有选择性"这也就阻止了光栅耦合技术在宽带探测或复色探测方面的应用17G ‘随机反射耦合探测器<Y a a b 89:;@)c d +不论对大面积的焦平面阵列"还是对单个探测器来说"随机反射耦合都是一种优秀的光耦合模式1如图A 所示1在衍射出衬底前"红外光束在二维光栅耦合探测器的量子阱区中只经历了*次衍射%次反射过程"即通过%次可吸收路径"从而使光栅耦合效率不是很理想1从增加可吸收路径次数的角度出发"贝尔实验室的科学家们设计了一种新颖的光耦合模式e 随机反射耦合"结构示意如图#1图f 二维光栅探测器的结构与光路示意图"表明入射光束经二维光栅表面两次反射后逃逸D E F G f H E V K g E K hS U M 89:;W E i K O h E N JM j b kF R M N E T FG l O O N J K E T I E V K T N R M V E M N E S TK Q I M W K M U N K R N J K Q K I S T VR K U O K I N E S TU R S L N J K F R M N E T FQ P R U M IK图d 随机反射耦合光敏元的光路示意图D E F G d m J K F K S L K N R nQ J S h E T FN J K O E F J N W M N JE TN J K E T V E g E V P M O W E i K O h E N JM R M T V S L R K U O K I N S R I S P W O E T F所谓随机反射耦合就是针对不同的探测波长设计所需要的随机反射单元"通过光刻技术在顶层]^[_接触层上随机刻蚀出反射单元"形成粗糙的反射面"垂直于衬底入射的光束遇到反射单元发生大角度反射"这些角度大部分符合全反射条件"光束就这样被捕获在量子阱区域"只有在晶体反射锥形角o p<_q r o p s*.t "在]^[_中o p s*u B @内的小部分辐射逃逸1当然减薄]^[_衬底"还可使器件的响应率提高1由于光刻工艺的问题"如果光敏元台面面积较小"在其上光刻反射单元就比较困难"刻蚀出的反射单元的棱角模糊"光耦合效率较低1因此"随机反射耦合不适用于小面积的光敏元17G 7波纹耦合探测器<Y b 89:;@)c v +采用w ]32345或w x x 2345"它的光耦合效率的确比边耦合的高得多"然而"它们有各自的适y0z &*y 光电子y 激光%&&%年第*6卷用范围!在高分辨率探测器阵列中"光敏元的面积变小"这两种耦合模式就不再适用了!普林斯顿大学的科学家们提出一种新的光耦合模式#波纹耦合"并且制造出$%&’()!如图*所示"通过化学方法"在量子阱区域刻蚀出+形槽"刻蚀深度达底层,-./接触层"这样器件表面就有一些三角线组成0类似波纹1!图*就是器件的剖面图以及垂直衬底入射的光束在器件中的光路图!从图可知"波纹耦合模式利用.2,-./和空气之间能够发生全反射的原理"入射光束在量子阱区的路径几乎平行于量子阱的生长面"这有利于量子阱对辐射的吸收"提高器件的量子效率!$%&’()较之现有的光耦合模式"有许多优点"主要表现在341与光栅耦合比较"全反射与三角线的数目无关"即光耦合效率与三角线的数目没联系"而与光栅的周期有关"波形耦合更适用于面积小于567895678的光敏元:;1考虑到全反射与探测波长无关"波纹耦合不象光栅耦合那样"存在光谱带宽变窄的情况"探测波长范围可从<78=4*78!因此"对于宽带探测和复色探测来说"波纹耦合是近乎理想的光耦合模式!而且"波纹耦合与光敏元台面的大小无关:<1在波纹耦合中"近4>;的量子阱区域被化学刻蚀掉"这样器件的暗电流自然会降低:?1器件制做过程简单!如果把衬底变薄"波纹耦合的量子效率还会增加"达到边耦合的4@?5倍!图A B C D EF G 剖面图0H1以及垂直衬底入射的光束在器件中的光路图0I 1J K L @A M N O P N Q R P H S T Q P P P O S U K Q VQ W U N O B C D EF G 0H1H V XU N O Y K L N U Z H U NK V P K X O H P K V L Y O Z K [O Y 0I1\D EF G 的应用基于&’()焦平面阵列研制出的成像系统"不仅具有优良的性能"而且应用可实现低成本]小型化和高可靠性!其应用领域涉及许多方面^4_‘!41军事方面"&’()可用来精确制导]战场监视]军事目标的侦察]搜索和自动跟踪]探测地雷等"对避免人员伤亡"提高战斗力发挥巨大作用!;1工业方面"用于生系统和设备的故障检测!如电力系统"高压输电线路发生故障"检测十分困难"在直升飞机上"用量子阱红外探测器阵列制成的红外相机"可迅速]准确地查出故障位置和严重程度!同时还可用于产品的无损探伤及质量鉴定!如金属]非金属材料及其加工部件的无损探伤及质量鉴定"金属焊接部件的质量鉴定!无需解剖]取样"便可迅速查出材料或部件内部的缺陷位置]大小和严重程度!<1消防方面"视觉受限是火灾中的主要问题"不论是森林大火"还是建筑物起火"浓厚的烟雾阻挡了消防人员的视线"这时可通过红外相机"找到起火点"了解建筑物内的情况"及时采取措施"减小财产损失"保障生命安全!?1医疗方面"人身体上有病变组织的温度和正常组织的会有所不同"利用它们之间的微小差别"通过&’()可探测到病变的部位]发展情况和严重程度"辅助医务人员采取正确的治疗手段"病人得到早日康复!总之"随着材料生长工艺的提高"器件设计理论的完善"器件组装加工技术的改进"高性能]低成本]大规模0;6?_9;6?_1的&’()焦平面阵列"会在不远的将来问世!到那时"&’()的应用会有质地飞跃!参考文献3^4‘abc d e f g d @&h -g i h 8%j d 22f g k l -l d mn o p i p m d i d q i p l /^r‘@s @t u u v @w x y z @"4{{<"A |0_13}4%_6@^;‘~!,h g -n -2-"r "c f h "r ~)-l #"$%&v @{78q h i p k k;5’9;5’,-./>.2,-./(h -g i h 8j d 22f g k l -l d mn o i p m d i d q %i p lo -g m %o d 2m q -8d l -^r ‘@)***+,&-z @*v $.%,/-0$%12.$z"4{{*"||041354%5*@^<‘34567f g 8%j h ",654d g 8%(h g "$49:,a h %j d g@;d -/h l d 8d g i p k i o d :p g 2f g d -l f i f d /p k -%~f >~f 5;;&’j f i o <%/q -g ;d i o p m ^r ‘@s @/=>u %/$v $.%,/-2.z ?@&z $,0光电子?激光1"4{{{"A B 04513?<4%?<<@0f g$o f g d /d 1^?‘c (.:r f d "’9(.f %C f -g "’.:,&f g 8%n h "$%&v @.g -2D /f /p g 9g d l 8D ,-np k .2,-(g )^r ‘@s @/=>u %/$v $.%,/-2.z?@&z $,0光电子?激光1";664"A E 0{13{4*%{4{@0f g$o f %g d /d1^5‘abc d e f g d """$o p f "$,a d i o d -"$%&v @:d j 4678f g %k l -l d mm d i d q i p lh /f g 8f g i d l /h F F -g m-F /p l n i f p gf gl d /p %g -g i i h g g d 2f g 8,-.2.//h n d l 2-i i f q d /^r ‘@t u u v @w x y z @@$%%@"4{_*"G B 04’1346{;%46{?@^’‘abc d e f g d "$,a d i o d -",4-/g -f g "$%&v @4f 8o %m d i d q i f e %f i D0H I 4@694646q 84J 4>;>’,-./>.2,-./8h 2i f %?5{64第46期连洁等3量子阱红外探测器的研究与应用!"#$%"&’())*+,-./&0$12#2(33(%(4%52678-9::;-<=>?-@A B B-C D E,,C F G H I J K L E M N L E,-6O8PQR(S0$(C TU P(%V(#C U W#X$#0$C A B Y;-W0Z VX($X0%0S N 0%[)5’3#2\4"22($%D]/&U#^X!"#$%"&’())0$12#2(3_V5%53(%(4%52X678-9::;-<=>?-@A B B-C D E E]C F‘H E a D]J K ,b D 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hand-held camera 1997(01)3.ZHOU Ying-wu.GUO Heng-qun.CHENG Bu wen Measurement of the Nonlinearities of a-Si/SiO2 MQW with z-scan Method 1999(15)4.LIAN Jie.WEI Ai-jian.WANG Qing-pu Analysis on Energy Gap of AlGaInP 2001(09)5.B F Levine.K K Choi.C G Bethea New 10 μm infrared detector using intersubband absorption in resonant tunneling GaAlAs superlattices 1987(16)6.B F Levine.C G Bethea.G Hasnain High-detectivity D＝1.0×1010 cmHz1/2/W GaAs/AlGaAs multiquantum well λ＝8.3 μm infrared detector 1988(04)7.B F Levine.C G Bethea.G Hasnain High sensitivity low dark current 10 μm GaAs quantum well infrared photodetectors 1990(56)8.S D Gunapala.J S Park.G Sarusi IEEE Trans 1997(01)9.S D Gunapala.K M S V Bandara Physics of Thin Films 199510.S D Gunapala Long-wavelength 256×156 QWIP hand-held camera 199611.Sumith Bandara.Sarath Gunapala Quantum well infrared photodetectors for low backgroundapplications 200112.S V Bandara.S D Gunapala.J K Liu10-16 μm broadband quantum well infrared photodetector 1998(19)13.M Sundaram.S C Wang.M F Taylor Two-color quantum well infrared photodetector focal plane arrays 2001(42)14.F Stern Calculated Energy Levels and Optical Absorption in n-Type Si Accumulation Layers at Low Temperature 1974(16)15.J Y Anderson.L Lundqvist Grating-coupled quantum-well infrared detectors:Theory and Performance 1992(07)16.G Sarusi.B F Levine.S J Pearton Improved performance of quantum well infrared photodetectors using random scattering optical coupling 1994(08)17.C J CHEN.K K Choi.W H Chang Corrugated quantum well infrared photodetectors 199718.S D Gunapala Applications of Long-wavelength 256×256 quantum well infrared photodetector hand-held camera 19971.期刊论文孙莹.杨瑞霞.武一宾.吕晶.王风.Sun Ying.Yang Ruixia.Wu Yibin.Lü Jing.Wang FengGaAs/Al_xGa_(1-x)As量子阱红外探测器光谱特性的研究-半导体技术2010,35(3)采用MBE法制备了不同结构参数及不同阱中掺杂浓度的GaAs/Al_xGa_(1-x)As量子阱红外探测器外延材料.通过对量子阱红外探测器材料特性和器件特性的实验测试及理论分析,研究了量子阱红外探测器的响应光谱特性,并通过薛定谔方程和泊松方程的求解,对掺杂对量子阱能级的影响做了研究.结果表明,由于应力导致的能带非抛物线性使得阱中能级发生了变化,从而引起吸收峰向高能方向发生了漂移,而阱中进行适度的掺杂没有对量子阱能级造成影响,光致发光谱实验结果与之吻合较好.在光电流谱的实验分析基础之上,分析了量子阱阱宽、Al组分与峰值探测波长λ_p的关系,为量子阱红外探测器的设计优化提供了参考.2.会议论文陆卫.李宁.沈学础.黄绮.周筠铭GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器的修饰与研制2001本文报道了我国对GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器焦平面器件的成功研制,介绍了通过荧光光谱测量获得器件响应波长的方法.3.学位论文熊大元甚长波量子阱红外探测器的研究2007红外探测技术在信息工程应用领域中正起着愈来愈重要的作用，而红外探测器技术又在红外探测技术中居于核心地位。
量子阱红外探测器及相关量子器件的研究进展
助 于能 带结构 工 程学 研 制 出 具有 探 测 率高 、响 应速度快 、 光谱波段 宽 、 集成 密度 高等优 点 的红
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文章编号 ， １７－７５２０ ）２ ０００ ６２ ８ （０６１－ １－５ ８ ０
量 子 阱 红 外 探 测 器 及 相 关 量 子 器 件 的 研 究 进 展
熊 大 元
（ 中国科学院紧扣量 子 阱中 电子 跃迁特 点，围绕量 子 阱红 外探 测器 （ ＷＩ ） 本 Ｑ Ｐ 的器件 物 理
Ｋｅ ｒ ｓ ｎ ｏｓｒ ｃｕｅ ｑ ａ ｔ ｍ ｅｌｉｔ ｒｕ ｂ ｎ ｒｎ ｉ ｏ ； ｙ ｗｏ ｄ ： ａ －ｔｕ ｔ ｒ； ｕ ｎ ｕ ｗ ｌ ｎｅｓ ｂ ａ ｄｔａ ｓｔ ｎ ＱＷ Ｉ ｎ ； ｉ Ｐ
１ 引 言
当前 ，高 科技 领域 中最 重 要 的红 外 器件 当
形 成若 干个 周 期 以增强 对光 的吸收 【 ．由于量 ３ 】
Ａ ｂｓ ｒ ｃ ： Ｉ ｈ ｓ ｐ ｐ ｒ ｔ ｅ ｅｅ ｔ ｏ ｒ ｎ ｉｉ ｎ ｉ ｈ ｕ ｔ ｔａ ｔ ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ， ｈ ｌｃ ｒ ｎ ｔ ａ ｓｔｏ ｎ ｔ ｅ ｑ ａ ｕｍ ｌ ｉ ｉｃ ｓ ｄ ｉ ｅ ａ ｌａ ｄ ｔ ｅ ａ ｐ ｉ ｎ ｗｅ ｌ ｓ ｄ ｓ ｕｓ ｅ ｎ ｄ ｔ ｉ ｎ ｈ ｐ ｌ －
子 阱 中的 电子 被 限制 在与 Ｄ Ｂ ｏ ｌ 波 长和平均 ｅｒ ｉ ｇｅ
数碲 镉汞 （ ｇ ｄ ｅ 红 外焦平 面 阵列 探 测器 ．但 Ｈ Ｃ Ｔ） 制备 这种 器件 对材 料 要 求 非 常苛 刻 ，因而成 品 率甚低 、 价格 昂贵 ；又 由于 电子 有效 质量 低等 固
多色量子阱红外探测器的发展(下)
ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｉ ｎ ｖ ａ ｒ ｉ ｏ ｕ ｓ ｉ ｎ ｒａ ｆ ｒ ｅ ｄ ｒ ｅ ｇ ｉ ｏ ｎ ｓ ． Ａ ｃ ａ ｎ ｄ ｉ ｄ ａ ｔ ｅ ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｃ ａ ｎ ｍｅ ｅ ｔ ｔ ｈ ｉ ｓ ｎ ｅ ｅ ｄ ｉ ｓ ｔ ｈ ｅ Ｑｕ ａ ｎ ｔ ｕ ｍ Ｗｅ ｌ ｌ Ｉ ｎ ｒ ｆ ａ ｒ ｅ ｄ
文章编号： １ ６ ７ ２ — ８ ７ ８ ５ （ ２ ０ １ ３ ） １ １ — ０ ０ １ ８ — ０ ７
多色量子阱 红外探测 器的发展 （ 下）
王 忆 锋 谈 骥
（ 昆 叫物 理 研 究Ｊ ， 南 昆明 ６ ５ ０ ２ ２ ３ ）
摘 要 ： 军用 红 外探测器 需要使 用 工作在各 种 红外波 段 的大规格 、高均 匀性多 色焦 平 面 阵列器件 。满足 这些要 求的一个候选 者就是量 子 阱红外 （ 光电 ） 探测器 （ Ｑ ｕ ａ ｎ ｔ ｕ ｍ Ｗｅ ｌ ｌ Ｉ ｎ ｆ ｒ ａ ｒ ｅ ｄ Ｐ ｈ ｏ ｔ ｏ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ， Ｑ Ｗｌ Ｐ ） 。作 为新一代 红外探测器， Ｑ ＷＩ Ｐ基 于极薄半 导体 异质 结 构 中的载 流子束 缚效应 。 Ｇ ａ Ａ ｓ ／ Ａ １ Ｇ ａ Ａ ｓ ／ Ｑ ＷＩ Ｐ的主要优 点包括 标准 的 Ｉ Ｉ Ｉ — Ｖ族衬 底材
ｉ ｎ ｃ ｌ ｕ ｄ ｅ ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ａ ｒ ｄ Ｉ Ｉ Ｉ — Ｖ ｓ ｕ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｅ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ａ ｎ ｄ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｊ ｅ ｘ ｃ ｅ ｌ ｌ ｅ ｎ ｔ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍａ ｌ ｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ，ｕ ｎ ｉ ｆ ｏ ｒ ｍｉ ｔ ｙ ，ｌ ａ ｒ ｇ ｅ
红外探测器材料范文
红外探测器材料范文常见的红外探测器材料包括铟锗(InGaAs)、铟镓砷(InGaAs)、汞锡镉(ＨＧＣＤ)、锗(Ge)、碴锌锗(CZT)，以及半导体量子阱材料等。
铟锗是一种常用材料，具有较高的光学和电学性能，特别适用于近红外(NIR)频段的探测。
它在短波红外(SWIR)和中波红外(MWIR)波段的探测器中发挥重要作用。
而铟镓砷是一种中程红外(MIR)探测器材料，具有较高的探测效率、灵敏度和分辨率。
它常用于红外成像、热成像和导航等领域。
汞锡镉是红外探测器中应用广泛的一类材料，通常用于长波红外(LWIR)或中长波红外(MLIR)波段的探测器。
它具有优良的光学、电学和热学性能，能够实现高灵敏度和快速响应。
锗是一种广泛应用于红外探测器中的材料，特别适用于LWIR和VLWIR(very long wave infrared)波段。
它具有宽的能带隙和高载流子迁移率，使得其具有较高的探测灵敏度和响应速度。
碴锌锗是一种新型热红外探测器材料，具有宽的带隙和优良的热电性能。
它可以同时探测热和波尔兹曼(NBn)效应，在LWIR波段具有较高的相对响应和低的噪声等特点，因此在红外成像、热成像和制冷器件等领域具有广泛应用。
半导体量子阱材料是近年来发展起来的一种新型红外探测器材料，具有优异的能带调控能力和突出的性能。
它通过调整各向异性材料的能带结构，使得红外探测能力得到明显提升。
这种材料常应用于高性能InAs/GaSb量子阱相机、InAs/InP量子线阵和HgCdTe量子阱等红外探测器的制备中。
除了上述材料，还有许多其他材料也用于红外探测器的制备，如碳化硅、砷酸铵钪、砷化镓、砷化铝镓和钐钬铒等。
这些材料在不同波段、不同应用场景下有不同的优势和特点，可以根据实际需求进行选择。
综上所述，红外探测器的材料种类繁多，每种材料在不同波段和应用场景下都具有各自的优势和适用性。
不同的材料可以实现不同的探测效果和成像质量，因此在实际应用中需要根据具体需求进行选择。
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收稿日期：２００７－０２－１０；修订日期：２００７－０５－２５基金项目：国家８６３计划资助项目（２００２ＡＡ３１３１００）作者简介：种明（１９５９－），女，北京人，高级工程师，主要从事新型半导体光电子器件结构设计和工艺研究。
Ｅｍａｉｌ：ｃｈｏｎｇｍ＠ｒｅｄ．ｓｅｍｉ．ａｃ．ｃｎ第３６卷第６期红外与激光工程２００７年１０月Ｖｏｌ．３６Ｎｏ．６ＩｎｆｒａｒｅｄａｎｄＬａｓｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤｅｃ．２００７双色量子阱红外探测器大面阵芯片的研制种明１，马文全１，苏艳梅１，张艳冰２，胡小燕２，陈良惠１（１．中国科学院半导体研究所纳米光电子实验室，北京１０００８３；２．华北光电技术研究所，北京１０００１５）摘要：采用ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ和ＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ多量子阱，研制出了双色同像素读取结构的中波／长波量子阱红外探测器及１６０×１２８元中波／长波双色多量子阱红外探测器芯片。
器件的材料结构生长是采用分子束外延技术，在５．０８ｃｍ半绝缘ＧａＡｓ衬底上完成的。
发展了双色大面阵制备工艺，二维光栅的制备使用标准光刻和离子束刻蚀技术。
在７７Ｋ时，对量子阱红外探测器测试，得到中、长波段峰值探测率分别为Ｄλ＊＝（１．６１～１．９０）×１０１０ｃｍＨｚ１／２Ｗ－１和（１．５４～２．６７）×１０１０ｃｍＨｚ１／２Ｗ－１。
中、长波段峰值波长分别为（２．７￣３．８）μｍ和８．３μｍ。
关键词：红外探测器；量子阱；双色；大面阵中图分类号：ＴＮ３６２文献标识码：Ａ文章编号：１００７－２２７６（２００７）０６－０７８２－０３ＤｕａｌｂａｎｄｑｕａｎｔｕｍｗｅｌｌｉｎｆｒａｒｅｄｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒｌａｒｇｅｆｏｒｍａｔａｒｒａｙｃｈｉｐｓＣＨＯＮＧＭｉｎｇ１，ＭＡＷｅｎ#ｑｕａｎ１，ＳＵＹａｎ#ｍｅｉ１，ＺＨＡＮＧＹａｎ#ｂｉｎｇ２，ＨＵＸｉａｏ#ｙａｎ２，ＣＨＥＮＬｉａｎｇ#ｈｕｉ１（１．ＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＮａｎｏ#Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ，ＴｈｅＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ；２．ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｌｅｃｔｒｏ#Ｏｐｔｉｃｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００１５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｄｕａｌｂａｎｄｑｕａｎｔｕｍｗｅｌｌｉｎｆｒａｒｅｄｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒ（ＱＷＩＰ）ａｎｄｔｈｅ１６０×１２８ｌａｒｇｅ#ｆｏｒｍａｔａｒｒａｙｃｈｉｐｓａｒｅｓｔｕｄｉｅｄｕｓｉｎｇＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓａｎｄＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓｍｕｌｔｉｐｌｅｑｕａｎｔｕｍｗｅｌｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．Ｔｈｅｄｅｖｉｃｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｇｒｏｗｎｏｎａ５．０８ｃｍｓｅｍｉ#ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇＧａＡｓｗａｆｅｒｂｙｍｏｌｅｃｕｌａｒｂｅａｍｅｐｉｔａｘｙ（ＭＢＥ）．Ｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｔｈｅｄｕａｌｂａｎｄｌａｒｇｅｆｏｒｍａｔａｒｒａｙｃｈｉｐｓｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｔｈｅｔｗｏｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ（２Ｄ）ｓｕｒｆａｃｅｇｒａｔｉｎｇｒｅｆｌｅｃｔｏｒａｒｒａｙｓａｒｅｆａｂｒｉｃａｔｅｄｕｓｉｎｇｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙａｎｄｉｏｎｂｅａｍｅｔｃｈｉｎｇ（ＩＢＥ）ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ．ＴｈｅｍｅａｓｕｒｅｄｐｅａｋｄｅｔｅｃｔｉｖｉｔｙＤλ＊ａｔ７７Ｋｉｓ（１．６１－１．９０）×１０１０ｃｍＨｚ１／２Ｗ－１ｆｏｒｔｈｅｍｉｄ#ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｏｆλｐ＝２．７－３．８μｍａｎｄ（１．５４－２．６７）×１０１０ｃｍＨｚ１／２Ｗ－１ｆｏｒｔｈｅｌｏｎｇ#ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｏｆλｐ＝８．３μｍ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｉｎｆｒａｒｅｄｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒ；Ｑｕａｎｔｕｍｗｅｌｌ；Ｄｕａｌｂａｎｄ；Ｌａｒｇｅｆｏｒｍａｔ０引言所有探测技术都是向获取更多目标信息的方向发展，如果一个红外热成像系统能同时在两个或两个以上波段获取目标信息，不但可以对复杂背景进行抑制，还可以改善对目标的探测效果，从而显著提高系统性能，更好地满足各种应用需求。
因此，红外焦平面技术正向着大面阵、长线列、多色化、低成本的方向发展。
在导弹预警、气象、资源遥感卫星和侦察系统的成像系统中经常使用［１］中波（３￣５）μｍ、长波（８￣１４）μｍ。
最第６期近，研究人员通过对土壤发出的红外光谱的研究发现，在（８．５￣９．５）μｍ（称为蓝波段）和（１０￣１１）μｍ波段（称为红波段）内，具有敏感性的红外探测器能够探测出土壤中是否藏有地雷。
１双色探测器的材料生长和器件制备实验中采用叠层式双色同像素结构，有利于大面阵的发展和成像质量的提高。
图１是材料生长结构参数。
图１双色量子阱器件的材料生长层结构Ｆｉｇ．１Ｄｅｖｉｃｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｄｕａｌｂａｎｄｑｕａｎｔｕｍｗｅｌｌｉｎｆｒａｒｅｄｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒ由于制备双色量子阱红外探测的材料ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ和ＩｎＧａＡｓ的最佳生长温度相差较大（大约１００℃），成为材料生长中的一大难题。
目前，解决此难题采用最多的方式有两种，一种是先生长中波结构，然后再生长长波结构，中波结构并不吸收长波信号，可以作为长波的窗口［２－４］。
另一种是先生长长波结构，然后再生长中波的结构。
量子阱红外探测器是基于量子阱中电子的子带吸收，吸收峰都非常窄，因此长波段的材料对中波段的入射光几乎没有吸收，美国ＪＰＬ实验室的研究人员已经用这种结构的材料制作了很多高性能的器件［５－７］。
文中长波采用ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ量子阱，最佳生长温度为５８０￣６００℃。
而中波采用ＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ量子阱，最佳生长温度在５００℃左右。
如果先生长中波材料，即ＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ量子阱，那么在生长ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ量子阱时，生长温度就有两种选择：（１）生长温度从５００℃升高到５８０￣６００℃，这一升温过程会对已生长的ＩｎＧａＡｓ影响较大，因为Ｉｎ有很强的偏析效应，高温会使这种效应加剧，影响量子阱的质量。
（２）连续在５００℃左右生长，而这又使得ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ量子阱的质量不佳。
通过反复试验，最终采用先生长长波再生长中波的方式，并选定如下生长条件：首先在５８０℃条件下对衬底脱氧，然后生长０．２μｍ的ｂｕｆｆｅｒ层，将衬底温度提高到６００℃，生长下接触层、２５周期的ＧａＡｓ（５ｎｍ）／Ａｌ０．２６Ｇａ０．７４Ａｓ（５０ｎｍ）量子阱以及中间接触层，然后将炉温降低到５００℃，再生长Ｉｎ０．３５Ｇａ０．６５Ａｓ（２．４ｎｍ）／Ａｌ０．３８Ｇａ０．６２Ａｓ（３０ｎｍ）量子阱和上接触层。
器件中３个接触层的厚度均为０．７μｍ，掺杂浓度ｎ＝１×１０１８ｃｍ－３，长波ＧａＡｓ阱中掺杂浓度ｎ＝４×１０１７ｃｍ－３，中波ＩｎＧａＡｓ阱中掺杂浓度ｎ＝１．５×１０１８ｃｍ－３。
双色量子阱红外探测器单元器件的制作过程比较简单，大致如下：通过两次光刻和湿法腐蚀，腐蚀出３个台面，并露出３个重掺杂的接触层，然后用热蒸发的方法，在３个接触层上蒸镀ＡｕＧｅＮｉ合金作为欧姆接触电极。
中间的电极是两个波段的共用电极，其余两个分别为两个波段的另一个电极。
器件制作完成后还要将器件侧面磨抛成４５°角，用来耦合正入射的红外光信号。
电极引出如图２所示。
图２双色量子阱红外探测器件示意图（双色同像素）Ｆｉｇ．２Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｄｕａｌｂａｎｄｑｕａｎｔｕｍｗｅｌｌｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒｄｅｖｉｃｅ（ｏｎｅｐｉｘｅｌｒｅａｌｉｚｅｓｄｕａｌｂａｎｄｄｅｔｅｃｔｉｏｎｆｕｎｃｔｉｏｎ）２双色探测器测试结果将磨抛成４５°角的器件装入测试杜瓦，在７７Ｋ的工作温度下，使用５００Ｋ的黑体作为辐射光源，管芯１和２的光谱响应如图３、图４所示，测试结果如下：管芯１的中、长波段（图３（ａ）、（ｂ））的峰值探测率Ｄλ＊分别为（１．６１Ｅ＋１０）ｃｍＨｚ１／２Ｗ－１和（２．６７Ｅ＋１０）ｃｍＨｚ１／２Ｗ－１，中、长波段峰值波长分别为３．８μｍ和８．３μｍ。
管芯２的中、长波段的峰值探测率Ｄλ＊分别为（１．９０Ｅ＋１０）ｃｍＨｚ１／２Ｗ－１和（１．５４Ｅ＋１０）ｃｍＨｚ１／２Ｗ－１，中、长波段峰值波长分别为２．７μｍ和８．３μｍ。
种明等：双色量子阱红外探测器大面阵芯片的研制７８３红外与激光工程第３６卷图３管芯１在７７Ｋ的相对光谱响应Ｆｉｇ．３Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄｓｐｅｃｔｒａｒｅｓｐｏｎｓｉｖｉｔｙｏｆｃｈｉｐ１ａｔ７７Ｋ图４管芯２在７７Ｋ的相对光谱响应Ｆｉｇ．４Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄｓｐｅｃｔｒａｒｅｓｐｏｎｓｉｖｉｔｙｏｆｃｈｉｐ２ａｔ７７Ｋ３１６０×１２８双色多量子阱红外探测器芯片制作图５、图６为笔者设计的制备出１６０×１２８双色多量子阱红外探测器芯片及面阵中的像素。
虽然目前没图５１６０×１２８元双色面阵芯片图６面阵中的像素Ｆｉｇ．５１６０×１２８ｄｕａｌｂａｎｄａｒｒａｙｃｈｉｐｓＦｉｇ．６Ｐｉｘｅｌｉｎｔｈｅａｒｒａｙｓ有相应的双色量子阱红外探测器的读出电路，无法制备１６０×１２８双色多量子阱红外焦平面器件。
但是，笔者仍然对大面阵技术进行了探索性研究。
４结论设计的叠层式双色同像素结构的双色量子阱红外探测器单元器件，以４５°角入射，两个波长的峰值探测率均可达到１×１０１０ｃｍＨｚ１／２Ｗ－１以上，并且可以准确控制峰值波长。
在发展了双色大面阵的制备工艺、光栅制备技术和电极引出技术的基础上，下一步将开展更大面阵（３２０×２５６）的研究，着重提高探测率，改善工作电压，解决高像元密度的电极和由于３个电极引出端的高度差而造成倒装互连等引发的问题。
致谢：感谢李玉璋研究员、郭良研究员在器件制备中给予的支持和帮助；感谢赵伟工艺员的出色工作；感谢参与该工作的所有人员。
参考文献：［１］李静．法国多波段红外探测器技术［Ｊ／ＯＬ］．国防在线［２００５．１０．０３］．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｄｅｆｅｎｓｅｏｎｌｉｎｅ．ｃｏｍ．ｃｎ／ｒｅｖｉｅｗ／ｗｑ／ｒｅｖｉｅｗ＿ｗｑ９６４３．ｈｔｍ．［２］ＴＩＤＲＯＷＭＺ，ＣＨＩＡＮＧＪＣ，ＳＨＥＮＧＳＬ，ｅｔａｌ．Ａｈｉｇｈｓｔｒａｉｎｔｗｏ!ｓｔａｃｋｔｗｏ!ｃｏｌｏｒｑｕａｎｔｕｍｗｅｌｌｉｎｆｒａｒｅｄｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒ［Ｊ］．ＡｐｐｌＰｈｙｓＬｅｔｔ，１９９７，７０（７）：８５９－８６１．［３］ＣＨＵＩＨＣ，ＬＯＲＤＳＭ，ＭＡＲＴＩＮＥＴＥ，ｅｔａｌ．ＩｎｔｅｒｓｕｂｂａｎｄｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｓｉｎｈｉｇｈｉｎｄｉｕｍｃｏｎｔｅｎｔＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓｑｕａｎｔｕｍｗｅｌｌｓ［Ｊ］．ＡｐｐｌＰｈｙｓＬｅｔｔ，１９９３，６３（３）：３６４－３６６．［４］ＳＵＮＤＡＲＡＭＭ，ＷＡＮＧＳＣ，ＴＡＹＬＯＲＭＦ，ｅｔａｌ．Ｔｗｏ!ｃｏｌｏｒｑｕａｎｔｕｍｗｅｌｌｉｎｆｒａｒｅｄｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒｆｏｃａｌｐｌａｎｅａｒｒａｙｓ［Ｊ］．ＩｎｆｒａｒｅｄＰｈｙｓｉｃｓ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００１，４２（４２）：３０１－３０８．［５］ＧＵＮＡＰＡＬＡＳＤ，ＢＡＮＤＡＲＡＳＶ，ＬＩＵＪＫ，ｅｔａｌ．ＭｅｇａｐｉｘｅｌＱＷＩＰｆｏｃａｌｐｌａｎｅａｒｒａｙａｎｄ３２０×２５６ｐｉｘｅｌｃｏ!ｌｏｃａｔｅｄｍｉｄ!ｗａｖｅａｎｄｌｏｎｇ!ｗａｖｅｄｕａｌ!ｂａｎｄＱＷＩＰｆｏｃａｌｐｌａｎｅａｒｒａｙ［Ｃ］／／ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆＳＰＩＥ，ＱｕａｎｔｕｍＳｅｎｓｉｎｇａｎｄＮａｎｏｐｈｏｔｏｎｉｃＤｅｖｉｃｅｓＩＩ，２００５，５７３２：２９５－３０８．［６］ＪＨＡＢＶＡＬＡＭ，ＧＵＮＡＰＡＬＡＳ，ＲＥＵＴＥＲＤ，ｅｔａｌ．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆａ４－１５μｍｉｎｆｒａｒｅｄＧａＡｓｈｙｐｅｒｓｐｅｃｔｒａｌＱＷＩＰｉｍａｇｅｒ［Ｊ］．ＩｎｆｒａｒｅｄＰｈｙｓｉｃｓ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００３，４４：４４５．［７］ＢＡＮＤＡＲＡＳＶ，ＧＵＮＡＰＡＬＡＳＤ，ＬＩＵＪＫ，ｅｔａｌ，Ｆｏｕｒ!ｂａｎｄｑｕａｎｔｕｍｗｅｌｌｉｎｆｒａｒｅｄｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒａｒｒａｙ［Ｊ］．ＩｎｆｒａｒｅｄＰｈｙｓｉｃｓ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００３，４４：３６９－３７５．７８４。