Ⅱ类超晶格红外探测器国内外研制现状
《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。
二类超晶格红外焦平面探测器 载流子收集结构
二类超晶格红外焦平面探测器载流子收集结构引言红外焦平面探测器在军事、航天、安防等领域具有广泛的应用。
二类超晶格红外焦平面探测器是一种新型的红外探测器,具有高灵敏度、高分辨率等优点。
其中,载流子收集结构是实现红外焦平面探测器高性能的关键之一。
本文将深入探讨二类超晶格红外焦平面探测器的载流子收集结构。
二类超晶格红外焦平面探测器简介二类超晶格红外焦平面探测器是一种基于超晶格结构的红外探测器。
它采用了二类超晶格结构的探测单元,可以实现在较宽的波长范围内高效率地探测红外辐射。
二类超晶格红外焦平面探测器的载流子收集结构对于提高探测器的性能至关重要。
载流子收集结构的意义载流子收集结构是红外焦平面探测器中的关键组成部分,它主要负责收集探测单元中产生的载流子,并将它们传递到输出电路中。
良好的载流子收集结构可以提高探测器的灵敏度和响应速度,同时降低噪声和暗电流。
常见的载流子收集结构1.金属收集结构:金属收集结构是最常见的载流子收集结构之一。
它利用金属电极将产生的载流子引导到输出电路中。
金属收集结构具有简单、成本低等优点,但由于金属电极的存在,会对红外辐射的探测产生遮挡效应,降低探测器的灵敏度。
2.掺杂区收集结构:掺杂区收集结构采用了掺杂区域来收集载流子。
通过在探测单元的表面或内部形成掺杂区,可以有效地收集载流子。
掺杂区收集结构具有较高的灵敏度和较低的暗电流,但制备工艺较为复杂。
3.引入电场的收集结构:引入电场的收集结构通过引入外加电场的方式,将产生的载流子收集到输出电路中。
它可以提高载流子的移动速度,从而提高探测器的响应速度和灵敏度。
然而,引入电场的收集结构需要额外的电源供应,增加了系统的复杂性。
优化载流子收集结构的方法1.优化电极设计:通过优化金属电极的形状和尺寸,可以减小金属电极对红外辐射的遮挡效应,提高探测器的灵敏度。
2.优化掺杂区设计:通过调节掺杂区的深度和浓度,可以实现更高的载流子收集效率和更低的暗电流。
红外探测Ⅱ类超晶格技术概述(一)
第51卷 第4期 激光与红外Vol.51,No.4 2021年4月 LASER & INFRAREDApril,2021 文章编号:1001 5078(2021)04 0404 11·综述与评论·红外探测II类超晶格技术概述(一)尚林涛,王 静,邢伟荣,刘 铭,申 晨,周 朋(华北光电技术研究所,北京100015)摘 要:本文简单归纳总结了红外探测II类超晶格材料的发展历史、基本理论、相比MCT材料的优势和材料的基本结构。
通过设计61?系超晶格材料适当的层厚和不同层间应力匹配的界面可以构筑灵活合理的能带结构,打开设计各种符合器件性能要求的新材料结构的可能性(如各种同质结p i n结构,双异质结DH、异质结W、M、N、BIRD、CBIRD、p π M N、pBiBn、nBn、XBp、pMp等结构),还可以在一个焦平面阵列(FPA)像元上集成吸收层堆栈实现集成多色/多带探测。
T2SL探测器可以满足实现大面阵、高温工作、高性能、多带/多色探测的第三代红外探测器需求,尤其在长波红外(LWIR)和甚长波红外(VLWIR)及双色/多带探测上可以替代MCT。
关键词:II类超晶格;Type II;T2SL;SLS;材料结构中图分类号:TN215 文献标识码:A DOI:10.3969/j.issn.1001 5078.2021.04.002Overviewofinfrareddetectiontype IIsuperlatticetechnology(I)SHANGLin tao,WANGJing,XINGWei rong,LIUMing,SHENChen,ZHOUPeng(NorthChinaResearchInstituteofElectro Optics,Beijing100015,China)Abstract:Thedevelopmenthistory,basictheory,advantagesoverMCTmaterialsandbasicstructureofinfrareddetec tiontype IIsuperlatticematerialsaresummarizedinthepaper Throughthedesign6 1?superlatticematerialssystemofappropriatelayerthicknessandmatchinginterfacestressbetweenlayerscanbuildflexiblereasonablebandstruc ture,openthepossibilityofdesigningnewmaterialstructurethatconformtotherequirementsofthedeviceperform ance(suchasavarietyofhomojunctionp i nstructure,doubleheterojunctionDH,heterojunctionW,M,N,BIRD,CBIRD,p π M N,pBiBn,nBn,XBp,pMp,etc),alsocanintegratemultilayerabsorptionlayerstackononefocalplanearray(FPA)pixeltorealizeintegratedmulticolor/multibanddetection T2SLdetectorcanmeettherequirementsofthethird generationinfrareddetectorwithlargearray,highoperatingtemperature,highperformance,multiband/multicolordetection,especiallycanreplaceMCTinthelongwaveinfrared(LWIR),theverylongwaveinfrared(VLWIR)andthetwo color/multi banddetectionKeywords:classIIsuperlattice;type II;T2SL;SLS;materialstructure作者简介:尚林涛(1985-),男,硕士,工程师,研究方向为红外探测器材料分子束外延技术研究。
低暗电流锑化物Ⅱ类超晶格红外探测材料的制备及相关基础研究
低暗电流锑化物Ⅱ类超晶格红外探测材料的制备及相关基础研究本文系统地研究了GaSb(001)衬底上InAs/InAsSb超晶格材料的分子束外延生长,在此之前,首先研究了低温GaSb薄膜缓冲层和InAsSb薄膜的生长。
初步探索了InAsSb和InAs/InAsSb超晶格单元红外探测器器件工艺,系统地研究了材料的结构、光学、电学等物理特性,对相关器件物理问题进行了分析,主要内容包括:1、通过优化GaSb衬底上低温生长GaSb薄膜的生长温度、Sb/Ga束流比等参数,解决了低温生长GaSb外延层时表面容易出现“金字塔包”的难题,使低温生长的GaSb外延层质量得到了提高。
当Sb2源炉裂解前端温度和基底温度分别为900°C和580°C,生长温度为Tc+60°C,V/III值为7.07时,得到的GaSb外延层的质量最好。
2、优化了三种结构的InAsSb红外探测器件(PIN型、NBP型、NBN型)的材料制备工艺,探索了单元器件的器件工艺,并对单元器件的电学和光学性能进行了测试分析。
PIN型InAsSb单元探测器的R0A为224Ω·cm2(100K),峰值探测率为3.6×1010 cmHz1/2/W(77K)。
NBN型和NBP型InAsSb单元探测器的R0A都达到了105Ω·cm2(100K)的量级,但NBN型的R0A值比NBP型更大一些,暗电流密度相对低,温度为77K时峰值探测率分别为8.5×1012cmHz1/2/W和2.4×108 cmHz1/2/W。
最后,得到了50%截止波长分别为3.8μm(PIN型)、3.4μm(NBP型)、2.6μm(NBN型)的InAsSb单元探测器。
3、研究了InAs/InAsSb超晶格材料的外延生长,优化了InAs/InAsSb超晶格材料结构生长参数,获得了高质量的长周期厚度InAs/InAs0.73Sb0.27(75 periods)超晶格材料,扫描区域为20μm×20μm时的RMS约为1.8?,超晶格零级峰与GaSb衬底之间的晶格失配度约为100arcsec,零级峰的半峰宽低于120arcsec,周期厚度为93.3?。
史衍丽:第三代红外探测器的发展与选择
〈综述与评论〉第三代红外探测器的发展与选择史衍丽1,2(1.昆明物理研究所,云南昆明 650023;2.微光夜视技术重点实验室,陕西西安 710065)摘要:随着军事应用对高性能、低成本红外技术的需求,红外探测器像元数目从少于100元的一代发展到10万元中等规模的二代,到百万像素的三代,何谓第三代?在众多的材料和器件中,可作为第三代红外探测器的材料以及器件有哪些?在红外探测器技术飞速发展的今天,我们该作如何的选择?结合以上问题,对当前国际上作为第三代红外探测器选择的碲镉汞、量子阱以及Ⅱ类超晶格探测器材料、器件进行了分析,总结了第三代红外探测器的特征,为国内第三代红外探测器的发展提供选择与参考。
关键词:第三代红外探测器;碲镉汞;量子阱;Ⅱ类超晶格中图分类号:TN215 文献标识码:A 文章编号:1001-8891(2013)01-0001-08 Choice and Development of the Third-Generation Infrared DetectorsSHI Yan-li1,2(1.Kunming Institute of Physics, Kunming 650223, China;2.Science and Technology on Low-light-level Night Vision Laboratory, Xi’an 710065, China)Abstract:With the requirement of military application and development of the infrared detectors toward high performance and low cost, infrared detectors continuously develop from the first generation with low density pixel number below 100 to second generation with middle number of pixel about 100 000 till to third Generation with megapixel number. What is the third generation infrared detector? How to choose the device and material as the third generation infrared detector? HgCdTe, quantum well infrared detectors and type-II superlattices infrared detectors have been thought as third generation infrared detectors in the world, the corresponding materials and devices were discussed in order to understand the characterization of the three kinds detectors, the aim is to advance the development of our third generation infrared technology.Key words:third generation infrared detectors,HgCdTe,QWIPs,type-Ⅱ superlattices0引言红外探测器技术是红外技术的核心,红外探测器的发展引领也制约着红外技术的发展。
Ⅱ类超晶格红外探测器的机理、现状与前景
i le d t a h s k n o tra y s w i l r p o e te t t e tt — -h . n Cd .The S beive h t t i i d f ma e i lma ho smia r p ri s o h sae oft e a Hg Te
K n igIsi t o h s sKumi 5 2 3 C ia u m n tu n t e fP yi . n n 60 2 , hn、 c g
Ab t a t Re e t , h t n a e p I u e l t c ee t r a eata td mu h a tn i n f ri sr c : c n l t eAn i y mo y b s d t e I y s p r t ed t co s v t c e c t t , o a i h r e o t
sr c r , p ca e a a i n f a r sf re e ton n l si h u ratc s a d t e r s a c e ul r m tu t e s e i l p r to e t e lc r sa d ho e n t es pe lti e , n h e e r h r s t fo u s u o s
力追求 的 目标 。
本 文从 I 超 晶格 多量 子阱 、I类超 晶格材 料与 类 I 探 测器 基本 能带 结构及 特性 出发 ,根据 目前 I类 超 晶 I 格材料 与器件 的最新进 展 ,对 I超 品格材 料与器 件 的 I
Ⅱ类超晶格红外探测器技术概述(二)
第51卷 第5期 激光与红外Vol.51,No.5 2021年5月 LASER & INFRAREDMay,2021 文章编号:1001 5078(2021)05 0548 06·综述与评论·Ⅱ类超晶格红外探测器技术概述(二)尚林涛,王 静,邢伟荣,刘 铭,申 晨,周 朋,赵建忠(华北光电技术研究所,北京100015)摘 要:简要归纳总结了Ⅱ类超晶格材料的生长、器件制备方法以及最近新型Ⅱ类超晶格材料体系的演化。
Ⅱ类超晶格理论和工艺技术不断取得进步和完善并呈现出材料体系多样化和更高的性能。
虽然目前及今后较长时间内HgCdTe技术仍然是市场主流,但是Ⅱ类超晶格技术在整体系统性能和成本上可以挑战HgCdTe,Ⅱ类超晶格技术将在红外应用领域全方位替代HgCdTe技术的优势已经越来越清晰。
关键词:Ⅱ类超晶格;Type Ⅱ;T2SL;SLS;生长及制备中图分类号:TN213 文献标识码:A DOI:10.3969/j.issn.1001 5078.2021.05.002Overviewoftype Ⅱsuperlatticeinfrareddetectortechnology(Ⅱ)SHANGLin tao,WANGJing,XINGWei rong,LIUMing,SHENChen,ZHOUPeng,ZHAOJian zhong(NorthChinaResearchInstituteofElectro Optics,Beijing100015,China)Abstract:Thegrowthoftype Ⅱsuperlatticematerials,thedevicepreparationmethodsandtherecentevolutionofnewtype Ⅱsuperlatticematerialssystemsarebrieflysummarized type Ⅱsuperlatticestheoryandprocesstechnologyhavebeencontinuouslyimproved,presentingdiversifiedmaterialsystemsandhigherperformance AlthoughHgCdTetechnologyisstillthemarketmainstreamatpresentandforalongtimetocome,type ⅡsuperlatticetechnologycanchallengeHgCdTeintermsofoverallsystemperformanceandcost Theadvantagesoftype ⅡsuperlatticetechnologyincomprehensivelyreplacingHgCdTetechnologyinthefieldofinfraredapplicationhavebecomeincreasinglyclear Keywords:classⅡsuperlattice;type Ⅱ;T2SL;SLS;growthandpreparation作者简介:尚林涛(1985-),男,硕士,工程师,研究方向为红外探测器材料分子束外延技术研究。
InAsGaSb超晶格微结构与光电特性研究
InAs/GaSb超晶格微结构与光电特性研究InAs/GaSbⅡ类超晶格被认为是颇具应用价值的第三代红外探测材料。
与HgCdTe体材料相比,InAs/GaSbⅡ类超晶格具有带隙灵活可调、电子有效质量大、材料均匀性好等优势。
理论上讲,InAs/GaSbⅡ类超晶格红外探测器能够在保持较高量子效率的同时,实现较高的工作温度。
在过去二十年间,对InAs/GaSbⅡ类超晶格红外探测器的研究已经取得了相当程度的发展。
最近的研究表明,InAs/GaSbⅡ类超晶格的基本性能已经达到自适应焦平面阵列的实际需求。
但是,InAs/GaSbⅡ类超晶格红外探测器热噪声限制比探测率的实测值仍然不如目前HgCdTe红外探测器,尚未达到其理论值。
这是由多方面原因造成的,诸如少子寿命短、背景载流子浓度高和器件暗电流大等。
基于InAs/GaSbⅡ类超晶格红外探测器国内外发展现状和存在的主要问题,本文利用分子束外延(MBE)技术,并结合超晶格界面控制,系统地研究了InAs/GaSb超晶格材料中应变平衡控制、界面原子互混和点缺陷分布等问题。
制备了截止波长17μm的p-i-n型超长波InAs/GaSb超晶格红外探测器,并对其光电性能进行了分析。
主要研究内容如下:采用表面迁移率增强法生长双In Sb界面的InAs/GaSb超晶格样品,实现了超晶格应变控制。
获得在超晶格应变近于平衡时,In Sb与InAs层厚度经验关系式为t InSb=0.07t InAs-0.21(ML)。
利用透射电镜对InAs/GaSb超晶格材料的界面结构进行深入研究。
结果显示,在InAs/GaSb超晶格样品中,Ga Sb-on-InAs界面比InAs-on-Ga Sb 界面更规则,更平直陡峭。
其原因是在InAs-on-Ga Sb生长过程中易发生As/Sb置换反应而导致界面宽化和无序。
利用正电子湮灭多普勒展宽技术研究了InAs/GaSbⅡ类超晶格材料的空位点缺陷分布。
研究发现,InAs/GaSbⅡ类超晶格的空位点缺陷主要来自于Ga Sb 层,超晶格中的主要空位缺陷类型和Ga Sb衬底相同,皆为VGa。
锑化物Ⅱ类超晶格中远红外探测器的研究进展
第44卷 第6期2020年11月激 光 技 术LASERTECHNOLOGYVol.44,No.6November,2020 文章编号:1001 3806(2020)06 0688 07锑化物Ⅱ类超晶格中远红外探测器的研究进展谢修敏1,徐 强1,陈 剑1,周 宏2,代 千1,张 伟1,胡卫英1,宋海智1,3(1.西南技术物理研究所,成都610041;2.中国兵器科学研究院,北京100089;3.电子科技大学基础与前沿研究院,成都610054)摘要:基于锑化物Ⅱ类超晶格结构的中远红外探测器,由于其优异的性能而受到广泛的关注和研究。
综述了锑化物Ⅱ类超晶格中远红外探测器的探测机理、材料结构、器件性能和当前的应用情况,介绍了其在中远红外雪崩光电探测器领域的研究现状。
锑化物Ⅱ类超晶格探测器的部分性能指标已接近、甚至超过了碲镉汞探测器,并在部分红外装备上得到了应用。
而基于锑化物Ⅱ类超晶格的雪崩光电探测器件在中远红外弱光探测领域尚处于起步阶段,与碲镉汞探测器相比还有很大差距,但同时也呈现出了巨大的发展潜力。
关键词:探测器;锑化物;Ⅱ类超晶格;中远红外;雪崩光电探测器中图分类号:TL814;O475 文献标志码:A doi:10 7510/jgjs issn 1001 3806 2020 06 007Researchprogressonantimonidebasedtype Ⅱsuperlatticemid andlong infrareddetectorsXIEXiumin1,XUQiang1,CHENJian1,ZHOUHong2,DAIQian1,ZHANGWei1,HUWeiying1,SONGHaizhi1,3(1.SouthwestInstituteofTechnicalPhysics,Chengdu610041,China;2.ChinaResearchandDevelopmentAcademyofMachin eryEquipment,Beijing100089,China;3.InstituteofFundamentalandFrontierSciences,UniversityofElectronicScienceandTechnologyofChina,Chengdu610054,China)Abstract:Mid andlong infrareddetectorbasedonantimonidetype Ⅱsuperlatticehasdrawnextensiveattentionandresearchduetoitsexcellentperformance.Thedetectionmechanism,materialstructure,deviceperformanceandcurrentapplicationofantimonidetype Ⅱsuperlatticedetectorsarereviewed.Additionally,theresearchprogressoftype Ⅱsuperlatticeinmid andlong infraredavalanchephotodiodesisalsointroduced.Someindicatorsoftheantimonidetype Ⅱsuperlatticedetectorshaveapproached,orevenexceededthoseoftheHgCdTedetectors.Suchsuperlatticedetectorshavebeenappliedinsomeinfraredequipment.Avalanchephotodetectorsbasedonantimonidetype Ⅱsuperlatticearestillintheirinfancyinthefieldofmid andlong infraredweeklightdetection.Ontheotherhand,theyshowgreatdevelopmentpotentialwhencomparedwithHgCdTeavalanchedetectors.Keywords:detectors;antimonide;type Ⅱsuperlattice;mid andlong infrared;avalanchephotodiodes 基金项目:国家重点研发计划资助项目(2017YFB0405302);四川省重大科技专项课题资助项目(2018TZDZX0001)作者简介:谢修敏(1988 ),男,工程师,现主要从事光电探测器和表面等离子激元研究。
二类超晶格红外光电材料研究与应用
一、概述超晶格材料作为一类具有特殊物理性质的材料,近年来在光电器件领域得到了广泛的应用。
其中,二类超晶格红外光电材料因其独特的结构和优异的光电性能而备受关注。
本文旨在系统地探讨二类超晶格红外光电材料的研究现状和应用前景。
二、二类超晶格红外光电材料的研究现状1. 定义和特点二类超晶格材料是指具有两个以上晶格结构的材料,通常由两种或两种以上不同的材料周期性交错堆积而成。
这种结构的材料具有独特的电子能带结构和光学性质,因此在红外光电器件的应用中具有巨大潜力。
2. 结构类型二类超晶格红外光电材料可以分为垂直叠层超晶格和平面叠层超晶格两种结构类型。
垂直叠层超晶格是指晶格周期垂直于材料表面方向排列的超晶格结构,而平面叠层超晶格是指晶格周期平行于材料表面方向排列的超晶格结构。
3. 研究方法目前,人们对二类超晶格红外光电材料的研究主要集中在材料合成、结构表征和光电性能测试等方面。
采用化学气相沉积、物理气相沉积等先进的制备技术可以实现对二类超晶格红外光电材料的精确控制;透射电子显微镜、X射线衍射等技术可以对材料的结构进行表征;而拉曼光谱、光致发光谱等测试方法可以对材料的光电性能进行评估。
4. 研究进展近年来,国内外学者对二类超晶格红外光电材料的研究取得了许多重要进展。
美国加州大学伯克利分校的研究团队成功合成了一种具有垂直叠层超晶格结构的红外光电材料,并发现了其在光电器件中的潜在应用价值。
我国科学院物理研究所的研究团队也通过实验和理论模拟,揭示了平面叠层超晶格结构对红外光电性能的重要影响机制。
三、二类超晶格红外光电材料的应用前景1. 红外探测器二类超晶格红外光电材料具有优异的光电性能,尤其是在红外波段的灵敏度和响应速度方面具有显著优势。
二类超晶格红外光电材料在红外探测器领域有着广阔的应用前景。
未来,这类材料有望成为下一代高性能红外探测器的关键材料之一。
2. 光电调制器二类超晶格红外光电材料的独特结构和光学性质为其在光电调制器领域的应用提供了有力支撑。
制冷型及非制冷型红外探测器性能对比、应用领域分析
1 用于军事和科研领域的制冷型红外探测器发展情况适用于制冷型红外单色探测器的主流材料是InSb和碲镉汞。
InSb中波红外探测器技术相对成熟,比较容易做成低成本、大面积、均匀性好、高性能的探测器阵列。
但它也存在如工作温度不能提高等一些缺点。
适用于多波长探测的低温红外探测器的材料一般有三种,包括碲镉汞(HgCdTe)、量子阱(QWIPs)和Ⅱ类超晶格。
表6:制冷型红外探测器敏感材料对比敏感材料技术特点锑化铟技术成熟,成本较低,只能用于单色制冷红外探测器,军民大量应用,尤其以红外空空导弹为多。
碲镉汞通过改变镉的组份,可以精确的控制碲镉汞材料的禁带宽度,覆盖短波、中波和长波红外。
但是由于微小的组分偏差就会引起很大的带隙变化,其材料的稳定性、抗辐射特性和均匀性都相对较差,所以成品率较低,成本非常高。
量子阱生长技术成熟,并且生长面型均匀,受控性好;价格低廉、产量大、热稳定性高。
但其结构特殊性使得正入射光无法很好地被探测器吸收,致使量子阱探测器的量子效率并不理想。
Ⅱ类超晶格拥有较高的探测灵敏度,几乎可以与碲镉汞相媲美。
隧穿电流和暗电流均较小,对工作温度的要求相对宽松。
提高性能、缩小体积和降低成本是目前碲镉汞探测器的三大研究方向。
国内研究碲镉汞红外探测器的单位主要包括昆明物理研究所、高德红外。
昆明物理所从2006年就开始着手碲镉汞中波红外探测器的研发工作,并于2010年实现了量产。
2015年,昆明物理研究所量产的640×512中波红外探测器实现了在温度为110K,NETD为19.7mK,有效像元率为99.33%的技术指标,标志着我国中波探测器性能指标基本达到同一时期发达国家的技术水平。
据高德红外子公司高芯科技官网显示,该公司研制了国内最新款制冷型碲镉汞中波红外探测器CB12M MWIR,其面阵规格为1280×1024,像元尺寸为12μm,NETD小于20Mk(F2/F4)。
技术指标达到国内外顶尖水平。
MBE生长InAsGaSb Ⅱ类超晶格材料的界面控制方法分析
〈材料与器件〉MBE生长InAs/GaSb II类超晶格材料的界面控制方法分析任洋,李俊斌,覃钢,杨晋,李艳辉,周旭昌,杨春章,常超,孔金丞,李东升(昆明物理研究所,云南昆明 650223)摘要:本文系统地介绍了MBE外延生长InAs/GaSb II类超晶格材料的界面控制方法,主要包括生长中断法、表面迁移增强法、V族元素浸润法和体材料生长法。
短波(中波)InAs/GaSb超晶格材料界面采用混合(mixed-like)界面,控制方法以生长中断法为主;长波(甚长波)超晶格材料界面采用InSb-like界面,控制方法采用表面迁移增强法(migration-enhanced epitaxy, MEE)或Sb soak法及体材料生长相结合。
讨论分析了InAs/GaSb超晶格材料界面类型选择的依据,简述了界面控制具体实施理论,以及相关研究机构对于不同红外探测波段的超晶格材料界面类型及控制方法的选择。
通过界面结构外延生长工艺设计即在界面控制方法的基础上进行快门顺序实验设计,有效地提高界面层的应力补偿效果,这对于长波、甚长波及双色(甚至多色)超晶格材料的晶体质量优化和器件性能提升具有重要意义。
关键词:InAs/GaSb II类超晶格;InSb-like界面;GaAs-like界面;生长中断法;MEE中图分类号:TN215,TN304 文献标识码:A 文章编号:1001-8891(2021)04-0301-11Analysis of Interface Control Methods for InAs/GaSb Type-IISuperlattice Materials Grown by MBEREN Yang,LI Junbin,QIN Gang,YANG Jin,LI Yanhui,ZHOU Xuchang,YANG Chunzhang,CHANG Chao,KONG Jincheng,LI Dongsheng(Kunming Institute of Physics, Kunming 650223, China)Abstract:This article systematically introduces interface control methods for the MBE growth of InAs/GaSbtype-II superlattice materials, including the interrupted growth epitaxy method, migration-enhanced epitaxy, V group element soak method, and bulk material growth method. The short-wavelength (mid-wavelength) InAs/GaSb superlattice material interface adopts a mixed-like interface, and the control method is mainly the interrupted growth epitaxy method, the long-wavelength (very long-wavelength) superlattice material interface adopts the InSb-like interface, and the control method adopts the migration-enhanced epitaxy (MEE) or Sb soak method combined with bulk material growth. The basis for selecting the interface type of InAs/GaSb superlattice material is discussed and analyzed, and the specific implementation theory of interface control is briefly described, along with the selection of interface types and control methods of superlattice materials in different infrared detection wavelength bands by related research institutions. To effectively improve the stress compensation effect of the interface layer, the interface structure epitaxial growth process design, that is, the experimental design of different shutter sequences based on the interface control method, was used. This is of great significance for the optimization of the crystal quality and device performance of long-wave, very long-wave, and two-color (even multi-color) superlattice materials.Key words:InAs/GaSb type II superlattice, InSb-like interface, GaAs-like interface, interrupted growth epitaxy method, MEE3013020 引言1977年Sai-Halasz 等人第一次在理论上提出了InAs/GaSb II 类超晶格(superlattices ,SLs )的概念[1-2];1987年Smith 和Maihiot 首次提出了InAs/GaSb II 类超晶格可应用于红外探测技术的设想[3-4];1990年D. H. Chow 等人第一次生长制备得到InAs/GaSb II 类超晶格[5];1994年制备出第一个p-n 结InAs/GaSb II 类超晶格光电二极管[6];1997年APL 报道了高性能的InAs/GaSb 超晶格光电二极管[7];2003年西北大学首次研制出长波256×256焦平面探测器(FPAs ),第一次实现了人像成像,工作温度为77 K [8];2006年,西北大学量子器件中心又研制出世界上第一个截止波长为5 μm 的非制冷型中波256×256焦平面探测器[9];2006年德国费朗霍姆Fraunhofer IAF 和AIM 实验室合作首次研制出中波双色(3~4 μm 和4~5.4 μm )288×384 InAs/GaSb II 类超晶格焦平面探测器[10],将其应用于欧洲大型运输机Airbus A400m 的导弹预警上,标志着InAs/GaSb II 类超晶格红外探测器开始走向实用化;2008年Rodriguez 等人研制出第一个nBn 结构中波320×256 InAs/GaSb II 类超晶格焦平面探测器[11-12];2010年美国西北大学和喷气推进实验室先后成功地研制出规模1 k ×1 k 的长波InAs/GaSb II 类超晶格红外焦平面探测器[13];2011年西北大学首次报道了双色长波FPAs [14];2011年Gautam 等人研制出了响应波段涵盖短波红外(SWIR )、中波红外(MWIR )和长波红外(LWIR )的三色 InAs/GaSb II 类超晶格红外探测器[15];2012年西北大学Huang 等人报道了世界上第一个640×512双波段InAs/GaSb II 类超晶格红外焦平面探测器,截止波长分别为9.5 μm 和13 μm [16];2013年西北大学量子器件中心制备出了高性能320×256中长双色InAs/GaSb Ⅱ类超晶格焦平面探测器[17];2016年西北大学量子器件中心报道了高性能变偏压三波段短中长三色InAs/GaSb/AlSb II 类超晶格探测器[18]。
锑化物二类超晶格红外探测器
DOI :10.12132/ISSN.1673-5048.2018.0112锑化物二类超晶格红外探测器黄建亮1,2∗,张艳华1,2,曹玉莲1,2,黄文军1,2,赵成城1,2,卫 炀1,崔 凯1,郭晓璐1,李 琼1,刘 珂1,2,马文全1,2(1.中国科学院半导体研究所材料科学重点实验室,北京 100083;2.中国科学院大学材料科学与光电技术学院,北京 101407) 摘 要:本文主要展示了近几年来该课题小组在InAs /GaSb 二类超晶格红外探测器领域取得的一些研究成果,如在短波波段(1~3μm )、中波波段(3~5μm )、长波波段(8~12μm )、甚长波波段(>14μm )等单色器件的成果,以及双色InAs /GaSb 二类超晶格红外探测器方面的成果,如短/中波双色、短波/甚长波双色,长波/甚长波双色红外探测器等单管器件。
除此之外,还展示了384×288中波波段InAs /GaSb 二类超晶格红外焦平面探测器组件。
关键词:锑化物二类超晶格;InAs /GaSb ;焦平面阵列;红外探测器中图分类号:TN215 文献标识码:A 文章编号:1673-5048(2019)02-0050-070 引 言超晶格的概念是在1977年由Esaki L 和Tsu R提出的[1],其是由两种或者两种以上的半导体材料周期性结构组成的,与量子阱类似,只是每个周期各层材料的厚度都很小,都可以和电子的德布罗意波长相比较,电子和空穴被束缚在势阱中,相邻势阱的电子和空穴可以各自相互耦合。
在InAs /GaSb 异质新型材料体系中,由于InAs 的导带底比GaSb 材料的价带顶还要低0.15~0.2eV [2],从而使得InAs /GaSb 材料构成了具有“破带隙”(broken bandgap)不对称型二类超晶格。
自从1987年Smith 和Mailhiot 提出可以利用InAs /GaSb 二类超晶格的独特物理性质实现高性能的红外探测器[3]以来,经过30多年的发展,利用InAs /GaSb 二类超晶格材料实现的大面积双色高性能红外探测器已经问世,已经成为碲镉汞红外探测的一个重要补充。
InAs/(In)GaSbⅡ类超晶格红外探测器研究现状
引 言
自 17 9 0年江 崎等人 …提 出半导 体超 晶格 、 子阱 量
使其 工作 在 3 0 ~3 m 之 间 的任意 波段 范 围。另外 ,
通过 材料 设计 可抑 制俄 歇复 合及 有关 的暗 电流 ,提 高 焦平 面工 作温度 ,从 而使 得超 晶格 材料可 以制 作室温 工作 中、长波 红外 探 测器 。19 年 ,H.Mo sn 3 99 he i[ 1
IA / nG S 类超 晶格 红 外探测器 技 术 。 n s I) a b I ( I
关键 词 :IAs a b I类超 晶格 ;红 外探测 器 ;第 三代焦 平 面 n / S: I G
中图分 类号 :T 1 N2 3 文献 标 识码 :A 文章编 号 :1 0 。8 1 0 7 1-6 10 0 18 9 ( 0 )1 2 -6 2 0
( umigIs tt o P y i ,KumigY n a 5 2 3 C ia K n n tu h s s ni ef c n n un n6 0 2 , hn )
Ab ta t Owig t h x eln ae ilp ro ma c fI AsGa bI- y e s p rat e s c s hg sr c : n o te e c l tm tr ef r n e o n / S T p u elt c u h a ih e a I i
c n dae o he Thid G e e ai n I fa e c lPln r ysdee t .Th e l pm e tsaus a di t ft r - n r to n r r d Fo a a e Ar a t cor e d veo n tt ,m a e il tra
报 道 了 工 作 在 室 温 , 相 应 波 段 在 8 1 m 的 ~ 2
2024年热电堆红外探测器市场发展现状
热电堆红外探测器市场发展现状1. 引言热电堆红外探测器是一种常见的红外探测技术,具有广泛的应用前景。
本文将对热电堆红外探测器市场的发展现状进行分析和讨论,探讨其市场规模、应用领域、发展趋势等方面。
2. 市场规模热电堆红外探测器市场在近年来得到了快速发展,根据市场研究数据显示,市场规模呈现稳步增长的趋势。
根据预测,热电堆红外探测器市场在未来几年内有望实现进一步的扩大。
3. 应用领域热电堆红外探测器在许多领域都有广泛的应用。
其中,工业领域是热电堆红外探测器应用的重要领域之一。
在工业生产过程中,热电堆红外探测器可以用于故障诊断、温度测量等方面。
此外,热电堆红外探测器还被广泛应用于安防、消防、医疗等领域。
4. 技术发展趋势热电堆红外探测器的技术发展趋势主要表现在以下几个方面:4.1 像素尺寸和分辨率的提高随着技术的不断进步,热电堆红外探测器的像素尺寸和分辨率不断提高。
较小的像素尺寸和更高的分辨率可以提高图像质量和检测精度。
4.2 抗干扰能力的增强热电堆红外探测器在复杂环境中的抗干扰能力成为技术改进的重要方向。
通过改进传感器的设计和信号处理算法,提高热电堆红外探测器的抗干扰能力,可以更好地应对各种干扰情况。
4.3 多波段和超远红外探测随着热电堆红外探测器技术的进一步发展,多波段和超远红外探测成为可能。
多波段技术可以提供更多的信息,而超远红外探测则可以实现更长距离的探测。
4.4 低功耗和微型化随着物联网和便携式设备的快速发展,对热电堆红外探测器的低功耗和微型化要求也越来越高。
技术改进可以实现更低的功耗和更小的体积,以适应不同应用场景的需要。
5. 未来展望热电堆红外探测器市场具有广阔的发展空间。
未来,随着技术的进一步创新和应用领域的拓展,热电堆红外探测器市场有望实现更快速、更稳定的增长。
同时,热电堆红外探测器在物联网、智能制造等领域的应用前景也非常广泛。
6. 结论综上所述,热电堆红外探测器市场在市场规模、应用领域和技术发展趋势等方面呈现出积极的发展势头。
红外探测技术及红外探测器发展现状
红外探测技术及红外探测器发展现状中国安防行业网2014/7/25 14:10:00 关键字:红外,探测技术,发展现状浏览量:6731一、技术现状红外探测技术目前主要分为近红外、中红外和远红外三种研究领域。
其中,中红外探测技术由于中红外线的高强度和高穿透性,应用最为广泛,研究也最为成熟,甚至可以分析物质的分子组成;远红外的主要优点就是其穿透性,可用于探测、加热等,应用也比较广泛。
只有近红外,由于其强度小,穿透力一般,故长期以来没有引起重视,只是近些年来才成为研究热点,因为用近红外技术可以做某些成分的定量检测,最关键的是还不必破坏试样。
(一)技术优势红外技术有四大优点:环境适应性好,在夜间和恶劣天候下的工作能力优于可见光;隐蔽性好,不易被干扰;由于是靠目标和背景之间、目标各部分的温度和发射率差形成的红外辐射差进行探测,因而识别伪装目标的能力优于可见光;红外系统的体积小,重量轻,功耗低。
(二)制约因素目标的光谱特性;探测系统的性能;目标和探测口之间的环境和距离——这三大因素是红外技术发展过程中需要解决的主要问题。
例如:为充分利用大气窗口,探测器光谱响应从短波红外扩展到长波红外,实现了对室温目标的探测;探测器从单元发展到多元,从多元发展到焦平面,上了两大台阶,相应的系统实现了从点源探测到目标热成象的飞跃;系统从单波段向多波段发展;发展了种类繁多的探测器,为系统应用提供了充分的选择余地。
(三)国内领先技术红外探测器芯片一直受制于西方政府和供应商。
为打破国外技术垄断,2012年4月,高德红外用2.4亿元超募资金实施“红外焦平面探测器产业化项目”。
2014年2月25日,高德红外公告,公司“基于非晶硅的非制冷红外探测器”项目成果已获湖北省科技厅鉴定通过,下一阶段将开展试生产及批产工作。
据介绍,在高德红外芯片生产线上,国际主流的非晶硅和氧化钒两种工艺线路可以同时运行。
正因如此,高德红外也成为国际上少有的、国内唯一同时具备2条工艺线路的红外探测器芯片生产企业。
采用超晶格的太阳盲紫外光电探测器
采用超晶格的太阳盲紫外光电探测器
高国龙
【期刊名称】《红外》
【年(卷),期】2003(000)009
【摘要】美国得克萨斯技术大学的研究人员目前正在利用大带隙器件中的短周期晶格的结特性制作基于A1GaInN的太阳盲紫外光电探测器。
这种紫外光电探测器具有较高的AIN含量(AIN含量越高,器件可响应的波长就越短),其超晶格的周期为1.4nm,这可以形成260nm的有效带隙。
【总页数】1页(P22-22)
【作者】高国龙
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TN23
【相关文献】
1.采用超晶格的太阳盲紫外光电探测器 [J],
2.MOCVD生长MgZnO薄膜及太阳盲紫外光电探测器 [J], 鞠振刚;张吉英;蒋大勇;单崇新;姚斌;申德振;吕有明;范希武
3.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 [J], 史衍丽
4.基于云母衬底生长的非晶Ga2O3柔性透明日盲紫外光探测器研究 [J], 玄鑫淼;李万俊;王加恒;毛彦琦;叶利娟;张红;李泓霖;熊元强;范嗣强;孔春阳
5.采用超晶格的日盲区紫外光探测器 [J],
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Ⅱ类超晶格红外探测器国内外研制现状
1 引言
航天光学遥感器是遥感卫星的核心,为了提高遥感卫星的应用水平,用户对后续航天光学遥感器提出了多谱段、远红外、高性能、长寿命和高可靠性等越来越高的要求,红外遥感器已成为航天光学遥感器发展的必然趋势。
红外遥感器具有自身的优势:更好的全天候性能;可利用目标和背景红外辐射特性的差异进行目标识别、揭示伪装;可以穿透云烟,探测到可见光无法探测的景物;隐蔽性好。
因此,红外光学遥感在军事、气象、水文、地质、环境监测、农业和林业等方面都有可见光遥感无法比拟的优势。
随着红外遥感器的发展,高性能红外探测器的需求也越来越迫切,目前应用最为广泛的红外探测器是碲镉汞红外探测器。
Smith和Mailhiot在1987年将InAs/GaSb Ⅱ类超晶格材料应用于红外探测器,Ⅱ类超晶格材料组合是一种材料的能带不包含另一种材料的能带材料,分为“交错型”和“错开型”,Ⅱ类超晶格红外材料的出现克服了碲镉汞红外探测器存在的问题,同时又具备其优势;通过调节材料的能带结构和带隙,使其工作在3 - 30μm的任意波段范围,有利于实现双色及多色探测需求;通过材料设计可抑制俄歇复合及暗电流,提高焦面工作温度,节约卫星功耗资源,有效降低制冷压力;量子效率高,可以吸收正入射,缩短了探测器积分时间,响应时间快;遂穿电流小,可以获得高的探测率,尤其对长波和甚长波有益;利用MBE进行材料生长,均匀性好,成本低,有利于研制均匀大规模器件,因此Ⅱ类超晶格将成为第三代红外探测器的首选材料。
2 空间红外遥感器对红外探测器的需求分析
红外探测器的研制水平直接决定红外遥感器的发展水平,我国空间红外遥感器技术水平较美国和欧洲等发达国家还存在一定差距,其根本原因之一就在于国内红外探测器研制技术水平落后于国外红外探测器研制技术水平。
因此,国内要研制出高性能水平的红外遥感器,必须首先研制出高性能红外探测器。
目前随着用户需求的提高,国内红外遥感器的研制包括了资源、环境、气象、海洋、红外侦察和红外预警等多种类型,并且对红外遥感器的性能提出了越来越高的要求,高空间分。