高灵敏度量子点-量子阱光电探测器的大动态范围读出设计

针对高灵敏度量子点-量子阱光电器件宽动态的光电响应特性,进行大的动态范围读出设计,对比分析了不同积分电容的CTIA读出结构的测试结果,设计一款低噪声增益自动可调放大器的读出结构,使输出动态范围扩展了26dB,,获得较好的读出信噪比.     

新型量子光电探测器读出与显示

对一种响应近红外的新型量子光电探测器特性进行测试和分析,给出了2×8探测器阵列和读出电路的对接测试结果,设计初步的成像系统采集显示焦平面输出。探测器有一个-0.8V的阈值电压,偏压大于阈值电压后器件响应率远大于1A/W,且响应率随光照功率增大减小。2×8探测器阵列与设计的读出电路通过Si基板对接后在77K条件测试,读出电路的线性度好于99.5%,信噪比达到67dB,探测器偏压为-1.5V,积分时间为200μs时探测器率达到1.38×1010cmHz1/2/W,达到实际应用的要求。设计了数据采集卡和成像系统验证了对接样品的实用性。     

中/长波切换工作模式的双色量子阱红外焦平面研制

报道了中/长波切换工作模式的双色量子阱红外焦平面研制。通过特殊设计的器件和读出电路结构,获得了可对中波波段和长波波段选择的切换架构。突破了双色量子阱材料、器件以及读出电路等关键技术,研制出384288规模、25 m中心距双色量子阱红外焦平面探测器。在70 K条件下器件性能优良,噪声等效温差为28 mK(中波)和30 mK(长波),响应峰值波长分别为5.1 m(中波)和8.5 m(长波)。室温目标红外成像演示了探测器的双色探测功能。     

高灵敏度的量子效应探测器的建模和微光探测

针对新型量子点-量子阱光电探测器在不同的辐照功率和器件偏压下的电特性测试,采用曲线拟合的方法,得到不同辐照光功率下的I-V、C-V之间的函数关系,应用Verilog-A语言建立等效电路模型,然后利用电路模拟软件进行验证,为读出电路的设计提供准确的便于和读出电路一起模拟仿真的探测器模型。针对这种探测器低温下具有的暗电流小、灵敏度高、光电转换效率高等优点,设计了电容反馈互阻放大器(CTIA)和相关双采样(CDS)结构的读出电路。芯片集成后和2×8阵列的量子效应探测器封装在陶瓷基板上,低温下(77 K)采用633 nm He-Ne激光聚焦照射探测器,测试得到探测器的微光响应电压。实验结果表明,当器件在50 pW光功率、29.3μs的积分时间、偏压约-3.1 V时,读出电路与探测器对接后12个像元有响应电压;增大光功率至500 pW时,16个像元都有响应;读出电路与探测器对接后平均响应电压为18 mV,平均电压响应率达到3.6×107 V/W。     

一种可吸收垂直入射光的管状量子阱红外探测器

基于传统的光刻和化学湿法腐蚀工艺,通过卷曲技术,提出一种三维管状量子阱红外探测器.该管状器件相比于未卷曲的平面器件,在垂直入射光照下,展现了优良的暗电流、黑体响应和光电流响应率特性曲线.当工作温度60 K、偏置电压0.45 V时,管状器件峰值响应率为20.6 mA/W,峰值波长3.62μm,最大量子效率2.3%.从几何光学的角度分析了管状器件的垂直光吸收原理,进而揭示了一种特殊的光耦合方式.测试了不同角度入射光照射下的光电流响应率谱.由于微管的近似圆形对称性,器件具有很宽的视角,有助于红外探测系统的设计.     

量子点及量子点器件

量子点是纳米科学与技术研究重要的组成部分,量子点器件又是纳米器件的发展方向之一.详细介绍了量子点的分类、量子点的主要制备方式、量子点特性的传统研究和微波类比仿真研究方法,系统论述了量子点器件的分类应用及噪声抑制.     

InGaAs／GaAs多量子阱SEED设计和特性研究

本文分析了计算了InGaAs/GaAs多量子阱（SEED）的激子吸收行为,对器件的多量子阱及谐振腔结构进行了设计和理论分析,用MOCVD系统生长了多量子阱外延材料,并且对器件的反射谱和光电流谱特性进行了测试。     

微结构量子器件

微结构量子器件是八十年代中期伴随着微结构物理的发展而出现的一种新的半导体器件,这种器件以量子力学原理工作,具有常规“经典”器件无法比拟的优异特性。本文在简要介绍了微结构系统电子状态的基础上,较详细地描述了量子谐振隧道器件以及量子线和量子点激光器的基本原理、特点及其应用前景。     

中德科研人员研制出高性能量子存储器

中科院院士、中国科技大学教授潘建伟等人与德国科研人员合作,日前在全球首次实验实现了具有高读出效率、长存储寿命的高性能量子存储器,在新一代量子计算研究中迈出重要一步。量子计算被认为可能是全球下一代通信和计算机技术的基础性研究,但在量子存储器这一关键器件的既往研究中,存储寿命和读出效率两个主要性能指标一直无法实现同步提升:存储寿命如提升至毫秒量级,读出效率仅有20%左右;如读出效率提升至70%,存储寿命又仅有几百纳秒到几微秒。这种仅具备单一较好性能指标的量子存储器,不能满足量子计算的应用需求。     

发光层厚度对基于CdSSe/ZnS量子点LED性能的影响

采用粒径约为10 nm的CdSSe/ZnS量子点层作为发光层,制备了叠层结构的量子点发光器件,研究了量子点层厚度对其薄膜形貌及量子点发光二极管性能的影响.原子力显微镜测试结果表明:量子点层过厚时,量子点颗粒发生团聚,且随着厚度的降低,团聚现象减弱;当量子点层厚度和量子点粒径相当时(约为10 nm),量子点呈单层排列且团聚现象基本消失;而量子点层厚度低于10 nm时,薄膜出现孔洞缺陷.器件的电流-电压-亮度等测试结果表明:量子点发光二极管中量子点层厚度与器件的光电特性密切相关,量子点层厚度为10 nm的器件光电性能最优,具有最低的启亮电压4.2V,最高的亮度446 cd/m2及最高的电流效率0.2 cd/A.这种通过控制旋涂转速改变量子点层厚度的方法操作简单、重复性好,对QD-LED的研究具有一定应用价值.