空间遥感用InGaAs短波红外探测器

简要比较了短波HgCdTe与InGaAs探测器的性能,介绍了PIN探测器的结构和主要性能指标,综述了InGaAs探测器的研究进展,特别是我国空间遥感用InGaAs的研究进展,并说明了研制空间遥感用InGaAs/InP光电探测器的意义.     

红外波段单光子探测器及其在量子通信领域中的应用

本文简要介绍了红外波段单光子探测器的种类，分析了InGaAs／InP雪崩光电二极管（InGaAs／InP APD）与超快超导单光子探测器（SSPD）的相关性能，并概述了二者在量子通信中的应用。     

一种可对大功率激光信号进行直接检测的新型InGaAs光电探测器

在国内首次介绍了一种新近研制的InGaAs／InP实用化光电探测器，它可在0．5～1.7μm波长对高达500mW的大功率激光进行直接检测，并给出了器件光学衰减滤波片的设计以及器件的主要性能参数。     

InGaAs/InP红外雪崩光电探测器的研究现状与进展

近年来,量子卫星通信、主动成像等先进技术的应用取得了较大的进展,InGaAs/InP雪崩光电探测器作为信息接收端的核心器件起到了至关重要的作用。本文系统介绍了InGaAs/InP雪崩光电探测器的工作原理,分析了器件结构设计对暗电流特性的影响,对盖格模式下多种单光子探测电路进行了综述,同时对新型金属-绝缘体-金属结构设计的研究进展进行了介绍和展望。     

中红外半导体光源和探测器件及其应用

中红外波段(2～25 μm)的光电子器件在气体检测、红外遥感和红外对抗等领域都有重要应用.介绍了笔者近年来在中红外波段的半导体光源和光电探测器方面的工作进展,包括InP基量子级联激光器、2μm波段锑化物量子阱激光器和波长扩展InGaAs光伏型探测器的研制以及器件应用方面的工作.这些光电子器件所用高性能材料都是笔者采用分...     

长波长、高灵敏度的InP／InGaAs谐振腔光电探测器

本文报道了一种能够实现高速、高灵敏度的InP基谐振腔增强型（RCE）光电探测器。它采用衬底入光方式，解决了在InP衬底上外延生长的InP/InGaAs介质膜分布布拉格反射镜（DBR）反射率低的问题，该探测器的吸收层厚度为0.2μm，在波长1.583μm处获得了80%的峰值量子效率，同时为了降低探测器的固有电容，利用质子注入技术使得器件的部分电极绝缘，实验结果表明质子注入不影响RCE光电探测器的量子效率。     

LBIC技术研究InGaAs线列探测器串音及光敏感区

利用激光诱导电流技术研究了InGaAs台面探测器的相邻探测器间的串音和光敏感区。用分子束外延方法生长掺杂InGaAs的PIN InP/InGaAs/InP 外延材料，制备了256×1正照射台面InGaAs线列探测器。测试结果表明，InGaAs线列探测器相邻探测器间没有串音，虽然台面结构周围吸收层已被腐蚀，但因为少数载流子的侧向收集，扩大了有效光敏感区。     

激光选择聚焦的响应增强型光电探测器

介绍了一种利用激光选择聚焦的结构来增强光电探测器的光电响应的方法。通过采用工作在传输模式的振幅型菲涅耳波带片,获得了较高的激光收集效率,同时也较好地抑制了背景光。当激光入射时,集成了菲涅耳波带片的InGaAs/InP p-i-n 光电探测器和InGaAs/InP 雪崩光电二极管的响应分别增强了36 倍和4 倍,而当模拟自然光的卤钨灯照射时,集成了菲涅耳波带片的两类光电探测器的响应均被抑制了30%。集成了菲涅耳波带片的探测器显现出对激光信号的较强吸收,对模拟自然光的卤钨灯光源的明显抑制。     

GHz重复频率可调InGaAs/InP单光子探测器

InGaAs/InP雪崩光电二极管（avalanche photodiode APD）可实现近红外波段的单光子检测,具有集成度高功耗低等优势,被广泛应用于量子信息科学、激光测绘、深空通信等领域。通常,为了减小误计数,InGaAs/InP APD工作在门控盖革模式,其门控信号的重复频率直接决定了探测器的工作速率。基于此,采用低通滤波方案,结合集成了GHz正弦门控信号产生、雪崩信号采集、温度控制、偏置电压调节等功能的处理电路,搭建了GHz重复频率可调的高性能InGaAs/InP单光子探测器。GHz门控信号重复频率升高到2 GHz,其相位噪声仍优于-70 dBc/Hz@10 kHz,且尖峰噪声被抑制到热噪声水平,当探测效率为10%时,暗计数仅为2.4×10^-6/门。此外,还验证了该方案下探测器的长时间稳定性,测试了工作速率、偏置电压等对APD关键性能参数的影响,为GHz InGaAs/InP APD的进一步集成及推广奠定基础。     

一种低暗电流高响度InGaAs/InP pin光电探测器

分析了InGaAs/InP pin光电探测器暗电流和响应度的影响因素,并对MOCVD外延工艺以及器件结构进行优化,从而提高器件响应度和降低暗电流。采用低压金属有机化学气相沉积设备(LP-MOCVD)成功制备了InGaAs/InP pin光电探测器,得到了高质量的晶体材料,InGaAs吸收层的背景浓度低于4×1014 cm-3。利用扩Zn工艺制作出感光区直径为70μm的平面光电探测器。测量结果显示,在反偏电压为5 V时,暗电流小于0.05 nA,电容约为0.4 pF。此外,在1 310 nm激光的辐照下,器件的响应度可达0.96 A/W以上。     

用InGaAs/InP APD的红外单光子探测技术

由于在量子信息技术特别是量子密钥分配系统中的应用，以InGaAs／InP雪崩二极管为基础的红外单光子探测技术，近年来成为研究的热点之一。主要介绍了单光子探测用InGaAs／InP APD的选择和实现红外单光子探测器的关键技术：半导体制冷精密温控技术和APD的驱动控制技术，重点介绍了门控电路。     

MOCVD生长InGaAs/InP体材料研究

首先给出在InP衬底上利用MOCVD法生长InP、InGaAs的生长条件，而后分别给出了InP／InP的生长特性，InGaAs／InP的组份控制和生长特性及生长温度对InGaAs特性的影响。     

低噪声高速InGaAs／InP—SAGM—APD

介绍一种用于远程、大量容、长波长光纤通信系统的较理想的光电探测器——InGaAs/InGaAsP/InP SAGM-APD 的优化设计、制造及其特性。     

SOI波导与InGaAs/InP光电探测器的集成

成熟的CMOS技术可制备无源光学器件,但高效光源和高性能光探测仍需要III~V族半导体材料。综述了近期III~V族外延片与SOI(silicon-on-insulator)波导集成的键合技术,按键合材料的不同分为无机和有机材料键合。着重分析了各种InGaAs/InP光电探测器与SOI波导集成的光耦合方案,并对其优缺点进行对比。同时给出设计的一种倏逝波耦合的InGaAs/InP光电探测器,用时域有限差分(FDTD)法对器件光学特性进行了模拟,以SOI上有机键合的方式,获得95%的探测器吸收效率,表明该SOI波导集成的光电探测器可实现小体积、低损耗及高响应度的光探测,符合片上光互连系统的要求。     

InGaAs短波红外探测器

与InP衬底晶格常数相匹配的In0.53Ga0.47As材料能够制作出高质量的光电探测器,可工作在室温或热电制冷条件下,光响应谱范围为0.92～1.7μm,具有高达80%以上的量子效率.通过对InGaAs探测器芯片平面和平台式结构的分析,以及InGaAs芯片和HgCdTe芯片的性能测试、比较,充分证明了InGaAs材料芯片的优越性及研制在室温下工作的高性能InGaAs探测器的可行性.对InGaAs芯片相对光谱特性的测试表明,InGaAs材料温度响应重复性较好.     

低暗电流InGaAs PIN光电二极管

本文研究了1.0～1.6μm 波长范围低暗电流 InGaAs/InP PIN 光电二极管。阐明了造成通常 InGaAs/InP 光电二极管暗电流的原因是通过 InGaAsp-n 结不稳定表面的漏电流。制造了一种新式结构的光电二极管,并对其光电特性进行了研究。在这种结构中,p-n 结的边缘露在 InP 表面,结果得到了暗电流低于1nA 的稳定的 InGaAs/JnP 光电二极管,此值约为锗光电二极管的1/1000。     

具有极低暗电流的光电二极管

<正> 在1～1.65μm波长范围内工作的光波通讯系统,需要高速、低噪声的InGaAs光电探测器。与在相同波长范围工作的雪崩光电二极管相比,p-i-n光电二极管具有暗电流低、频率带宽大等优点。最近美国贝尔实验室针对光波通讯的需要,已研制成具有上述优点的p-i-n光电二极管。这是一种平面的、Zn扩散的InP/InGaAs     

InGaAs/InP单光子探测器的研制

InGaAs/InP单光子探测器是量子密钥分配系统中的重要器件,为了实现InGaAs/InP单光子探测器的国产化,本文采用国产元器件研制了一种InGaAs/InP单光子探测器,包括雪崩二极管、单片机模块、温控模块、偏置电压模块、门控信号模块和小信号处理模块,编写了程序。实验表明,在100 MHz门控条件下且制冷温度为-45 ℃时,探测器的最大探测效率约为25 %,当探测效率为10 %时,暗计数率约为5.8×10-6/ns,后脉冲率仅为1 %。本文研制的单光子探测器能够满足国产仪器设备的要求,对保障我国重点领域信息数据的安全具有显著的价值。     

2~3微米波段InP基无锑激光器和光电探测器

介绍了我们基于InP衬底采用无锑材料体系开展的2~3μm波段激光器及光电探测器方面的持续探索,包括采用赝配三角形量子阱方案的2~2.5μm波段I型InGaAs多量子阱激光器、采用虚拟衬底异变方案的2.5~3μm波段I型InAs多量子阱激光器、以及截止波长大于1.7μm的高In组分InGaAs光电探测器等,这些器件结构均采用GSMBE方法生长,其中2.5μm以下波长的激光器已实现了高于室温的CW激射并获实际应用,2.9μm波长的激光器也在热电制冷温度下实现了脉冲激射,含超晶格电子阻挡势垒层的截止波长2.6μm InGaAs光电探测器暗电流显著减小,此类光电探测器材料已用于航天遥感焦平面组件的研制.     

近红外1550 nm单光子探测器硬件电路设计

针对现有单光子探测器模块价格昂贵和体积大的不足,设计了基于 InGaAs／InP 雪崩光电二极管（APD）的便携式单光子探测器,给出了探测器温控模块和偏置电压源的设计电路,门控信号的产生和雪崩信号的提取由 FPGA 完成。实验结果表明：在200 MHz 门控条件且制冷温度为－55℃时,探测器的最大光子探测效率（PDE）约为16％,当探测效率为12％时,暗计数率（DCR）约为8．2×10－6／ns。