基于温度变化的量子阱红外探测器研究

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。

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。

量子线红外光子探测器的研究进展

ｏｍｅｔｆＱＲＩｎｔｅｆｂｉａｉｎｐｏｅｓｈｓｃｌｅｔｒｓａｄｓｌｔｎｍｅｈｄｒｕｐｎｓｏＰｉｈａｒｔｒｃｓ，ｐｙｉａａｕｅｎｉａｉｔｏｓａｅｓｍｍａｉｅｎｅｃｏｆｍｕｏｒｚｄａｄｒ —
ｄｃｏｕｎｕｗｉｓａｄｈｖｈｏｅｔｌｏｉｈｒｏｅａｉｎｌｅｅａｕｅｎｒａｅｉｎｌｏｎｉａｉｕｔｒｑａｔｍｒｎａｅｔｅｐｔｎｉｒｈｇｅｐｒｔａｔｍｐｒｔｒ，ｉｃｅｓｄｓａ— — ｏｓｒｔｅａｆｏｇｔｅｏ，ｒｄｃｄｄｒｕｒｎ，ｗｉｅｐｃｒｌａｇｎｅｓｔｉｏｎｒｌｉｃｅｔｒｄａｉｎｄｅｔｈｉｕｉｕｌｃｅｕｅａｋｃｒｅｔｄｒｓｅｔａｎｅａｄｓｎｉｖｔｔｏｍａｉｎａｉｔｕｏｔｅｒｎｑｅｅｅ — ｒｉｙｎｄｏｔｏｉｐｏｅｔｓｔｓｎｆｈｏｅｔｌａｄｄｔｓｆｒｔｅｄｖｌｐｅｔｆｎｗｆａｅｅｅｔｒ．Ｔｈｅｅ — ｒｎｃｒｐｒｉ．Ｉｅｏｅｐｔｎｉｎｉａｅｅｅｍｎｓｅｉｒｒｄｄｔｃｏｓｅｉｏｔａｃｏｈｏｏｎｅｄｖｌ
中图分类号：４１１Ｏ７．文献标识码：Ａ
ＲｅｅｔｖｌｐｎｓｏａｔｍｉｅＩｆａｅｈｔｄｔｃｏｓｃｎｅｍｅｔｆＤｅｏＱｕｎｕＷｒｎｒｒｄＰｏｏｅｅｔｒ

简述红外夜视视觉传感器的工作原理及特点

简述红外夜视视觉传感器的工作原理及特点一、红外夜视视觉传感器的概述红外夜视视觉传感器是一种能够在低光环境下工作的传感器，其利用红外线技术实现对目标的探测和成像。

它主要由红外探测器、光学透镜、信号处理电路和显示装置等组成。

二、红外探测器的工作原理红外探测器是红外夜视系统中最核心的部件之一。

它能够将目标发出的热辐射转化为电信号，从而实现目标的探测和成像。

常见的红外探测器主要有热电偶、焦平面阵列和量子阱等。

1. 热电偶热电偶是最早被应用于红外夜视系统中的传感器。

它利用材料在温度变化时产生电势差的原理，将目标发出的热辐射转化为电信号。

但是，由于其灵敏度低、响应速度慢等缺点，已经逐渐被其他类型的红外探测器所取代。

2. 焦平面阵列焦平面阵列是当前应用最广泛的红外探测器之一。

它由多个微小的探测单元组成，每个单元都能够将目标发出的热辐射转化为电信号。

这些信号被整合后，就能够形成目标的图像。

与热电偶相比，焦平面阵列具有灵敏度高、响应速度快等优点。

3. 量子阱量子阱是一种新型的红外探测器，其灵敏度和分辨率都比焦平面阵列更高。

它利用半导体材料中的量子效应实现对红外线辐射的探测和成像。

由于其制造工艺复杂、价格昂贵等原因，目前还没有被广泛应用于红外夜视系统中。

三、光学透镜的工作原理光学透镜是红外夜视系统中另一个重要组成部分。

它主要负责将目标发出的光线聚焦到红外探测器上，并对图像进行调节和矫正。

1. 聚焦光学透镜通过改变其曲率来实现对光线的聚焦。

当光线经过凸透镜时，会向透镜中心汇聚；当光线经过凹透镜时，会从透镜中心散开。

通过调节透镜的曲率，就能够将目标发出的光线聚焦到红外探测器上。

2. 调节和矫正光学透镜还可以通过调节其位置和角度来实现对图像的调节和矫正。

例如，在夜视系统中，由于红外辐射的波长比可见光短很多，因此需要使用特殊的光学透镜来实现对图像的调整和矫正。

四、信号处理电路的工作原理信号处理电路是红外夜视系统中最重要的部分之一。

量子阱红外探测器最新进展

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＱＷＩＰ；ｐｒｏｇｒｅｓｓ；ｐｒｏｓｐｅｃｔ
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
ｌａｓｔｉｎｇｅｆｆｏｒｔｉｎｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｔｈｉｓｋｉｎｄｏｆｄｅｔｅｃｔｏｒｓ．ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅｍａｔｕｉｔｒｙｏｆⅢ一Ｖｍａｔｅｒｉｌａｓｙｓｔｅｒｍａｎｄｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ
ｆｏｒｔｈｅｔｈｉｒｄＦＰＡ，ｗｈｉｃｈｍｕｓｔｂｅｏｆｔｈｅａｄｖｎｔａａｇｅｓｏｆｌｏｗｃｏｓｔ，ｌａｒｇｅｆｏｒｍａｔ，ｍｕｌｔｉ — ｃｏｌｏｕｒｂｎｄａｓａｎｄｈｉｇｈｓｅｎｓｉ
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，北京１０００１５；２．总装备部科技信息研究中心，北京１０００７３）
摘要：量子阱红外探测器（ＱＷＩＰ）自从２Ｏ世纪８０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，ＱＷＩＰ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（ＦＰＡ）的重要发展方向。本文主要总结了国际ＱＷＩＰ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：ＴＮ２１４文献标识码：ＡＤｏＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－５０７８．２０１３．０２．００５

红外探测光学系统设计研究

红外探测光学系统设计研究一、本文概述随着科技的飞速发展，红外探测技术在军事、安防、医疗、环境监测等领域发挥着越来越重要的作用。

红外探测光学系统作为红外探测技术中的关键组成部分，其设计质量直接关系到整个系统的性能和可靠性。

本文旨在系统性地研究和探讨红外探测光学系统的设计原理、方法和技术，以期为相关领域的研究和实践提供理论支持和参考。

本文首先对红外探测光学系统的基本原理进行介绍，包括红外辐射的特性、红外探测的基本过程，以及红外光学系统的工作原理。

通过这些基本概念的阐述，为后续的设计讨论打下理论基础。

接着，本文详细分析了红外探测光学系统的设计要求。

这包括系统的成像质量、视场角、焦距、光圈大小等关键参数的选择与优化，以及系统在不同工作环境下的适应性、稳定性和抗干扰能力。

本文将结合实际应用案例，探讨这些设计要求在实际工程中的应用和实现。

在明确了设计要求后，本文进一步探讨了红外探测光学系统的设计方法。

这包括光学系统的设计流程、设计软件的选择与使用，以及光学元件的选择与优化。

特别地，本文将重点讨论在红外波段工作的光学元件的特殊性，如红外透镜材料的选择、光学镀膜技术等。

本文还将讨论红外探测光学系统设计中的一些关键问题，如热效应的考虑、系统小型化与集成化等。

针对这些问题，本文将提出相应的解决方案和策略。

本文通过一个具体的设计实例，展示了红外探测光学系统设计的全过程，包括设计目标的确定、光学系统的建模、仿真与优化，以及最终的性能评估。

二、红外探测光学系统基础理论红外探测光学系统是实现对红外辐射源进行有效探测与分析的关键技术装备，其工作原理基于红外物理学和光学工程的深度融合。

本节将系统性地阐述红外探测光学系统的相关基础理论，包括红外辐射特性、红外光学元件、成像原理以及系统性能评估等方面，为深入理解其设计原则与优化方法奠定理论基础。

红外辐射属于电磁波谱中波长介于约75至1000微米之间的部分，通常划分为近红外（NIR，753微米）、中红外（MIR，38微米）和远红外（FIR，81000微米）三个区域。

热应变对量子阱红外探测器吸收波长的影响

ＳＩＣ０ＮＬＩ
ＬＬＥＹ曩嚣
【高新技术产业发展】
热应变对量子阱红外探测器吸收波长的影响
王忠斌温廷敦许丽萍
山西太原
张家鑫
００５）３０１
（中北大学物理系
摘
要：从介观压阻效应出发，结合晶体的热膨胀，分析热应变对量子阱红外探测器的影响。其中，热膨胀指的是晶体的温度发生变化时所产生的应变现
对象，分析了温度的变化对该器件的影响。
筹＝ａＪ＋＿２３旦￣（ｏ …（）２．，＿ｍａ１ ’ ２
能量为的电子波透过阱层的几率很小，它基本上定域在阱区。其中是阱中最低能级。阱中电子遵循费米分布［］习中，我们了解到：在力学信号作用下，纳米结构中的应力分布将发生变化：一定条件下应力变化可引起内建电场的产生：内建电场将导致纳米带结构中量子能级发生变化；量子能级变化会引
起共振隧穿电流变化。简言之，在共振隧穿电压附近，通过上述四个物理过程，可将一个微弱力学信号转化为一个较强的电学信号［］１。上述四个物理过程的综合研究就是我们提到的介观压阻效应。红外探测器是一种对于红外辐射进行高灵敏度感应的光电转换器件。早期的红外探测基于红外辐射的热效应。根据电子受光子激发后输运性能的差异制。作的探测器称为光子探测器。目前以碲镉汞为代表的光子探测器已经获得了长足的发展。而与碲镉汞探测器有着不同量子机理的量子阱红外探测器正崭露头角［］２。量子阱红外探测器是利用掺杂量子阱的导带中形成的子带能级间跃迁，并将从基态跃迁到激发态的电子在外加偏压的作用下形成的光电流来实现对红外线的探测。近年来，由于量子阱红外探测

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。

瑞典IRnova公司推出可用于探测气体的量子阱红外光电探测器

口高国龙
ｈｔ：ｊｕｎ１ｉ．．／ｗｔ／ｏｒａｓｐＣｎｈｐ／．ｔａｃ
ＩＦＡＥＭＮＨＹ／Ｌ３，ｏ２Ｅ０２ＮＲＲＤ（ＯＴＬ）ＶＯ．３Ｎ．体的探测要求。这些探测器可以用于气体和石油工业，它们可以通过固定的和机载的摄像机系统对管道进行监视。这种新的探测器既可以按焦平面阵列形式供应，也可以按探测器杜瓦制冷机组件形式供应。它们需要被冷却到６０Ｋ以下温度。ＩｎｖＲｏａ公司已经在２１０１年第４季度提供了用于评价和设
ｏ网站报道，瑞典ＩｎｖｍＲｏａ公统而不懈努力。司最近推出一款可用于探测强ＩｎｖＲｏａ公司的首席执行官温室气体Ｓ６的新型量子阱红说，该公司有能力为这些应用Ｆ外光电探测器。（只是Ｓ６探测）不Ｆ提供有效的这款新型３０×２６元探测探测器解决方案。他们已经看２５器的峰值波长为１．５０ｍ，可到了一个非常有趣的快速增长５满足用户研制用于探测电站强的市场，他们渴望成为该市场力温室气体Ｓ６（Ｆ六氟化硫）的的一个主要供应商。这种新产系统的要求。品总值将达该公司红外探测器为了最大限度地减少对全产品广泛投资组合，符合该公球变暖起作用的气体泄漏现司增加量子阱红外光电探测器

一种新型红外探测器的介绍_量子点红外探测器_刘炜

果 ,而考试一过所记的知识就很快遗忘了 ,因而导致部分学生对考试产生抵触情绪。他们宁愿接受学业不良的结果 ,也不愿作出
努力。对于这种归因 ,一方面我们看到学生把学业的失败归因于
没有努力 ,这对教育者引导学生形成正确归因是有利的 ;另一方面我们也应通过改革考试内容、改变学生的认知来调整学生的学习态度。
3、量子点红外探测器的基本机构 1998年 , Cho 和 Kim[9]提出了一种在调制掺杂异质结中埋入量子点的探测器结构 ,在这种结构中 ,量子点处于高电子迁移
率晶体管 ( HEM T )结构的二维电子气之下 ,在设计结构时考虑
到二维电子气通道完全耗尽 ,因此 ,器件的暗电流很小 ,器件的结构如图 1所示。该探测器 300K时的响应峰波长 10. 4μm ,探测率 D= 3× 107cm Hz1 /2 /W , 80K 时的响应峰波长 10. 6μm,探测率 D= 6× 1010cm Hz1 / 2 /W。
习兴趣”排在第一位 ,这与以往的结论中认为学业成败是努力或能力的结果不同。这种归因 ,一方面可以看作是学生的一种托
辞 ,“我不努力学习成绩不好是因为我不感兴趣” ,另一方面也说明我校的课程设置及不能轻易转专业的制度束缚了部分学生的
发展。教育者应指导学生不能跟着兴趣走 ,同时我们也应增设一些新兴课程、加大选修课的比例 ,以满足学生不同需要。
其次 ,由于 M BE技术在制备超晶格材料上的成熟艺 ,利用 M BE技术可以比较容易的设计制备出符合 (下转第 39页 )
— 37 —
科技信息
博士· 专家论坛
趣、注意力、教学质量、平时努力、临时努力、学习方法、学习条

红外探测设备的研究进展

Ｑ生！刊
的研究成果。
曲：厦重
理诠丛
科学研究项目：本文为天津理工大学“ 大学生创新实验项目一一阵列式红外测温仪的研制” 项目（编号：９０６１）０１００８
红外探测设备的研究进展
口张海伟姜啸宇郭富
（天津理工大学电子信息工程学院天津３０８）０３４
一
（）子阱红外探测器（２量ＯｗＩ）料技Ｐ材术。与传统探测器的探测机理不同，了阱量焦平面探测器是靠量子阱结构中光子和电子之间的量子力学相互作用来完成探测的。这种探测器使用带隙比较宽（Ａｓ为Ｇａ１３Ｖ）ＩＶ族材料，．ｅ的Ｉ．４Ｉ主要有光导型量子阱材料（ＡｓＡｌＡｓ和光伏型量子阱材Ｇａ／Ｇａ）料（ｎ／ＧａｂＩＡｓｎＳ）ＩＡｓＩＳ、ｎ／Ａｓｂ两种类型。ｎＩ其中ＧＡｓＡ１ｓ料体系发展得最为成ａ／ＧａＡ材熟，盖了从中波红Ｊ￣超长波红外区域。覆，１ｂ．Ｉ采用这个材料体系制作量子阱红外探测器时，Ｇａ作为量子阱材料，ａＡ作为以ＡｓＧＡＩｓ量子势垒材料，通过选择合适的量子阱厚度和势垒材料组分，可使量子阱红外探测器的响应波长满足８１ｐ长波红外波段的要－４ｒｏ
摘要：红外阵列探测器是目前发展最为迅速的红外探测器种类之一，已广泛应用于军事和民事领域。并本文重点阐述具有代表性的几种红外探测器，并分析红外阵列式探测器的现状及其发展趋势。

量子点红外探测器研究进展

ｆｃｓｄｏ￣ｕｎｌｇＱＩ（ — ＤＰ；）ｕｎｕｏ — ——ｅ（ＷＥＬＩ￣ｓ—ａｅＤＰ ④ＧＤＰＳｖｏｕｅｎ（）ｎｅｎＤＰＴＱＩ）（ｑａｔｍｄｔｉａｗｌＤＬ）Ｐ；ｉｓｄＱＩ；ｅＱＩ．ｅ— ｔｉ￣ｓｎｌｂ
量子点红外光电探测器是近十几年发展起来的
一
种新型红外探测器，目前格、子阱基础上发展起来的，量属
于低维限制系统，物理特性与原子极为相似，被称为 “ 人造原子 ” 是当前研究的新热点。，在量子点微观结构中，由于受到三个维度的束缚，电子能量在三个维度上都是量子化的，并且随着
点（ＷＥＬ红外探测器；ｉＱＩ；ｅＱＩ。本文阐述正在研究的几种ＱＩ，ＤＬ） ③Ｓ基ＤＰ ④ＧＤＰＤＰ并对下
一
代传感器用ＱＩ行预测。ＤＰ进
文献标识码：Ａ
关键词：量子点红外光电探测器；隧道量子点红外探测器；量子阱中量子点；ｅＱＩＧＤＰ
ｔｉｐｅ．ｈｓｐａｒ
ＫｙｗｒｓＱＩ；— ＤＰＤＬ；ｅＱＩｅｏｄ：ＤＰＴＱＩ；ＷＥＬＧＤＰ
１引言
的地方：镉汞、ｎｂ红外探测器虽然有高的探测碲ＩＳ灵敏度，但必须在低温制冷的条件下工作；量子阱红外探测器不能吸收正人射的红外辐射光，而效率因低；非制冷红外探测器的优点是不需要制冷器，在可
作者简介：雷亚贵（９０一）女，１７，高级工程师，从事科技信息管理工作。Ｅｍｉ：ｇ１５ｉａｃｎ — ａｌ１５４＠ｓ．ｏｙｎ收稿日期：０９０．２０－８１２

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

力、线形等）已有了比较深入的了解．１８，ＪＳｍｔ９３年．．ｉＳｈ等人首次研究了光波导型ＧＡ／１ａ＿Ａ多量子阱子带间光跃迁，ａｓＡｌｘｓＧ指
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
维普资讯
文章编号，１７－７５２０）２０００６２８（０６１－１－５８０
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ＱＰ的器件物理
Ｋｅｒｓｎｏｓｒｃｕｅｑａｔｍｅｌｉｔｒｕｂｎｒｎｉｏ；ｙｗｏｄ：ａ－ｔｕｔｒ；ｕｎｕｗｌｎｅｓｂａｄｔａｓｔｎＱＷＩｎ；ｉＰ
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】
Ａｂｓｒｃ：Ｉｈｓｐｐｒｔｅｅｅｔｏｒｎｉｉｎｉｈｕｔｔａｔｎｔｉａｅ，ｈｌｃｒｎｔａｓｔｏｎｔｅｑａｕｍｌｉｉｃｓｄｉｅａｌａｄｔｅａｐｉｎｗｅｌｓｄｓｕｓｅｎｄｔｉｎｈｐｌ－
子阱中的电子被限制在与ＤＢｏｌ波长和平均ｅｒｉｇｅ
数碲镉汞（ｇｄｅ红外焦平面阵列探测器．但ＨＣＴ）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)

ｏｐｅｒａｔｉｎｇｉｎｖａｒｉｏｕｓｉｎｒａｆｒｅｄｒｅｇｉｏｎｓ．ＡｃａｎｄｉｄａｔｅｗｈｉｃｈｃａｎｍｅｅｔｔｈｉｓｎｅｅｄｉｓｔｈｅＱｕａｎｔｕｍＷｅｌｌＩｎｒｆａｒｅｄ
文章编号：１６７２ — ８７８５（２０１３）１１ — ００１８ — ０７
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６５０２２３）
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（ＱｕａｎｔｕｍＷｅｌｌＩｎｆｒａｒｅｄＰｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒ，ＱＷｌＰ）。作为新一代红外探测器，ＱＷＩＰ基于极薄半导体异质结构中的载流子束缚效应。ＧａＡｓ／Ａ１ＧａＡｓ／ＱＷＩＰ的主要优点包括标准的ＩＩＩ — Ｖ族衬底材
ｉｎｃｌｕｄｅｓｔａｎｄａｒｄＩＩＩ — Ｖｓｕｂｓｔｒａｔｅｍａｔｅｒｉａｌａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｊｅｘｃｅｌｌｅｎｔｔｈｅｒｍａｌｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ，ｌａｒｇｅ

量子阱红外探测器的研究与应用

（ＷＩＱＰ）ａｅｄｓｕｓｄｉｅａｌＴｈｐｌａｉｎｒｒｆｎｒｄｃｄｉｅｅｓｉｄｓｒｍｅｉｉｅｒｉｃｓｅｎｄｔｉ．ｅａｐｉｔｓａｅｂｉｌｉｔｏｕｅｎｄｆｎｅ．ｎｕｔｙ．ｄｃｎｃｏｅｙ
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
（．东大学光电系，１山山东济南２０Ｏ；２山东大学物理系．东济南２０Ｏ）５１０．山５１０
摘要：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。要介绍了该探测器在国讨简
分。
器，别是红外探测器的研究引起人们广泛的重视，特
在长波应用方面得到迅速发展ｌ。１一
本文分别对不同量子阱结构和不同光耦合方式的ＱＷＩＰ的研究状况进行分析，简述了其应用。并
１引言
量子阱红外探测器（ＱＷＩ是２Ｐ）Ｏ世纪９Ｏ年代发展起来的高新技术。与其它红外技术相比，ＱＷＩＰ具有响应速度快、测率与Ｈｇｄ探ＣＴｅ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，用ＭＢ利Ｅ和ＭＯＣＶＤ等先进工艺可生长出高品质、面积和均匀的量子阱材料，易做出大面积大容的探测器阵列。由于有这样多的优点，子阱光探测量

《2024年势垒型InAs-InAsSbⅡ类超晶格红外探测器研究进展(特邀)》范文

《势垒型InAs-InAsSbⅡ类超晶格红外探测器研究进展(特邀)》篇一势垒型InAs-InAsSbⅡ类超晶格红外探测器研究进展(特邀)势垒型InAs/InAsSb Ⅱ类超晶格红外探测器研究进展（特邀）一、引言随着红外技术的飞速发展，红外探测器作为其核心技术之一，在军事、安防、遥感等领域的应用日益广泛。

势垒型InAs/InAsSb Ⅱ类超晶格红外探测器因其独特的物理特性和优异的光电性能，成为当前红外探测器领域的研究热点。

本文将就势垒型InAs/InAsSb Ⅱ类超晶格红外探测器的研究进展进行详细介绍。

二、InAs/InAsSb Ⅱ类超晶格基本原理与特性InAs/InAsSb Ⅱ类超晶格是一种由两种不同组分的半导体材料交替生长而成的超晶格结构。

其独特的电子能带结构和势垒效应使得该结构在红外探测领域具有显著优势。

InAs和InAsSb因其相近的晶格常数和良好的相容性，成为制备势垒型超晶格的理想材料。

三、势垒型InAs/InAsSb Ⅱ类超晶格红外探测器的研究进展1. 材料制备与生长技术在材料制备方面，研究人员通过分子束外延、金属有机化学气相沉积等先进技术，成功制备出高质量的InAs/InAsSb Ⅱ类超晶格材料。

这些技术能够精确控制超晶格的周期、厚度和组分，为制备高性能红外探测器提供了良好的材料基础。

2. 器件结构与性能优化在器件结构方面，研究人员通过引入量子阱、势垒层等结构，有效提高了探测器的光响应性能和响应速度。

同时，针对红外探测器的响应波段、探测率、暗电流等关键性能指标，进行了大量优化研究。

3. 实验研究与性能分析实验研究表明，势垒型InAs/InAsSb Ⅱ类超晶格红外探测器具有较高的量子效率、低噪声、快速响应等优点。

通过分析器件的能带结构、载流子输运机制等物理过程，为进一步优化器件性能提供了理论依据。

四、研究现状及未来发展趋势目前，势垒型InAs/InAsSb Ⅱ类超晶格红外探测器已取得了一系列重要研究成果，为红外探测技术的发展提供了新的途径。

940nm应变量子阱激光器的热特性研究及工艺改进中期报告

940nm应变量子阱激光器的热特性研究及工艺改进中期报告一、研究背景和意义近年来，随着移动通信、光纤通信、激光雷达等技术的发展，近红外区域（780-1550nm）的激光器得到了广泛的应用。

其中，940nm激光器作为成像、治疗、测距等方面的重要光源，在医疗、工业、军事等领域大量应用。

应变量子阱激光器作为近红外激光器的一种，因其发光效率高、温度稳定性好、结构简单等优点，在940nm激光器中也得到了广泛的应用。

但是，应变量子阱激光器的热特性研究仍然是一个重要的研究领域，对于提高其功率输出、延长寿命等方面具有重要意义。

针对此问题，本文以研究940nm应变量子阱激光器的热特性为主要内容，通过研究其性能参数的变化规律及其机理，探讨其热阻问题，并提出改进方案和工艺优化方案。

二、研究内容和方法本文采用实验和模拟相结合的方法，研究940nm应变量子阱激光器的热特性。

具体包括以下内容：1、制备940nm应变量子阱激光器，采用金刚石切割机、化学腐蚀、离子注入、气相外延等方法进行工艺处理和制备。

2、对激光器进行性能测试，测量其自然发光谱、阈值电流、输出功率等参数，并通过实验和理论分析探讨其性能变化机理。

3、测量激光器的温度特性，研究激光器在不同温度下的阈值电流、输出功率等参数的变化规律，并通过模拟分析其热阻问题。

4、提出改进方案和工艺优化方案，通过优化晶片设计、加强散热措施等方法改善激光器的热特性，提高其功率输出和寿命。

三、预期结果本文通过研究940nm应变量子阱激光器的热特性，将得到以下预期结果：1、研究其性能参数的变化规律及其机理，探讨其热阻问题。

2、提出改进方案和工艺优化方案，通过优化晶片设计、加强散热措施等方法改善激光器的热特性，提高其功率输出和寿命。

3、为应用940nm激光器的相关领域提供参考和指导。

四、结论本研究可为应用940nm激光器的相关领域提供参考和指导，同时也为应变量子阱激光器的热特性研究提供了有价值的实验和理论基础。