量子阱红外探测器

评述了半导体量子阱内子带间光跃迁的主要特性以及量子阱红外探测器的物理问题和器件结构特点,介绍了国外在此领域研究的最新进展,讨论了有关子带间跃迁和量子阱红外探测器研究的若干发展趋势.     

多量子阱红外级联光伏探测器

1概述 红外辐射是介于可见光与微波之间(0.75μm～1000μm)的电磁波,是一种不可见的辐射.由于可通过大气窗口1μm～3μm、3μm～5μm、8μm～14μm三个波段内的红外辐射在大气中传播时吸收和散射较少,可以到达较远的距离,相对于可见光,能提供特殊的重要信息,如位置、温度、几何尺寸、表面、距离和组份等,受到人们的广泛关注[1].     

GaAs／GaAlAs中红外量子阱探测器和双色量子阱红外探测器

本文报道我们在国内率先研制的ＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓ中红外（３～５μｍ）量子阱探测器和双色量子阱红外探测器的制备和性能．ＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓ中红外量子阱探测器是光伏型，探测峰值波长为５．３μｍ，８５Ｋ下的５００Ｋ黑体探测率为３e９ｃｍ·Ｈｚ１／２／Ｗ，峰值探测率达到５×１０１１ｃｍ·Ｈｚ１／２／Ｗ，阻抗为５０ＭΩ．ＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓ双色量子阱红外探测器是偏压控制型的两端器件，在零偏压下该探测器仅在３～５μｍ波段有响应，响应峰值波长为５．３μｍ，８５Ｋ温度下５００Ｋ黑体探测率为３e９ｃｍ     

量子阱红外探测器最新进展

量子阱红外探测器(QWIP)自从20世纪80年代被验证后,得到了广泛积极的研究。基于Ⅲ-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。     

光栅耦合量子阱红外探测器一维光栅的光谱响应

通过包括所有可能的高阶衍射波，本文计算了量子阱红外探测器一维光栅的光谱响应，发现一维光栅有很宽的光谱范围，可以同时覆盖3～5μm和8～14μm两个波段，这将有益于红外焦平面列阵和双色探测器的设计．同时，文中就光栅深度和沟道宽度对光栅光谱响应的影响作了研究，发现光栅的深度对其光谱响应和耦合效率有明显的影响，存在一个对应最大耦合效率的光栅深度。     

中波-长波双色量子阱红外探测器

采用n型掺杂的AlGaAs/GaAs和AlGaAs/InGaA多量子阱材料,基于MOCVD外延生长技术,利用成熟的GaAs集成电路加工工艺,设计并制作了不同结构的中波-长波双色量子阱红外探测器(QWIP)器件,器件采用正面入射二维光栅耦合,光栅周期设计为4μm,宽度2μm;对制作的500μm×500μm大面积双色QWIP单元器件暗电流、响应光谱、探测率进行了测试和分析。在-3V偏压、77K温度和300K背景温度下长波(LWIR)和中波(MWIR)QWIP的暗电流密度分别为0.6、0.02mA/cm2;-3V偏压、80K温度下MWIR和LWIR QWIP的响应光谱峰值波长分别为5.2、7.8μm;在2V偏压、65K温度下,LWIR和MWIR QWIP的峰值探测率分别为1.4×1011、6×1010cm.Hz1/2/W。     

n型半导体量子阱红外探测器的正入射吸收机制

基于有效质量理论，从导带子带间光跃迁矩阵元的表达式出发，推出ｎ型半导体量子陆红外探测器的正入射吸收条件，用一些简单的数学手段，把正入射的吸收系数表达为量子阱生长方向的解析函数，进而讨论正入射吸收的优化、极限及与平行吸收的比较。     

高灵敏度低暗电流GaAs量子阱红外探测器

本文报道我们研制的高灵敏度、低暗电流的ＧａＡｓ量子阱长波长红外探测器的制备和性能．探测器具有５０个ＧａＡｓ量子阱和Ａｌ０．２８Ｇａ０．７２Ａｓ势垒，器件制成直径为３２０μｍ的台面型式单管．探测器的主要性能──响应率和探测率与偏置电流和工作温度关系很大．通过材料结构的精心设计和器件工艺的改进使探测器的性能进一步提高：探测峰值波长为９．２μｍ，工作温度为７７Ｋ时，峰值电压响应率为９．７e５Ｖ／Ｗ，峰值探测率超过１e１１ｃｍ·／Ｈｚ／Ｗ，暗电流小于０．１μＡ．     

量子阱红外探测器的研究与应用

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。     

量子阱红外探测器双面金属光栅设计优化

提出了一种增强量子阱红外探测器耦合效率的双面金属光栅结构。采用三维时域有限差分算法（3D-FDTD）对GaAs/AlGaAs 量子阱红外探测器双面结构金属光栅进行了仿真分析。通过对比不同周期、占空比、金属层厚度结构参数下探测器的电场分布及相对耦合效率,确定了4.8 m 探测器优化的双面金属光栅结构。与顶部和底部单层金属光栅结构比较,双面金属光栅结构探测器相对耦合效率提高到3 倍以上。探测器相对耦合效率随光栅周期变化的双峰曲线特性体现了双面金属光栅结构在双色量子阱红外探测器光耦合方面的潜力。同时该结构还可以应用于单色、双色及多色量子阱焦平面红外探测器。     

GaAs／GaAlAs量子阱红外探测器实用性探讨

通过长波ＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓ量子阱红外探测器线列在红外像机上的应用演示及其成像效果与传统ＨｇＣｄＴｅ探测器的比较，直接地显示了ＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓ量子阱红外探测器在红外焦平面应用领域具有很强的竞争力。     

多量子阱红外探测器耦合光栅的新型制备工艺

基于微米球刻蚀技术设计了一种制备多量子阱红外探测器(QWIP)表面二维光栅的新型工艺,通过改变微米球的直径可以为不同探测波长的QWIP制备表面二维光栅,有效降低了制备成本和技术难度。采用GaAs衬底作为实验片制作光栅、聚苯乙烯(PS)材质小球作为表面掩膜,对小球的单层排布、PS小球刻蚀和光栅的刻蚀等工艺进行了深入的实验研究,并得出了最优的工艺参数。制备出了具有良好均匀性和一致性的二维光栅结构。通过傅里叶光谱仪测得表面光栅的耦合波长为6～9μm。最后研究了不同工艺条件对耦合结果的影响,证实当光栅直径为PS球直径的0.74倍时获得的耦合效果最优。     

GaAs／AlGaAs多量子阱二维面阵红外探测器

本文报道１０×１６元二维面阵ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ多量子阱红外探测器的研究进展．通过表面光栅耦合，采用垂直入射的工作模式，在Ｔ＝８０Ｋ时探测率为２．９e１０ｃｍ·Ｈｚ（１／２）／Ｗ，电压响应率为１．３e４Ｖ／Ｗ．各测试单元间探测率和电压响应率的偏差小于１８％，串音小于０．４５％，在最大探测率偏置条件下，器件的暗电流密度为６．２e－）Ａ／ｃｍ２．     

GaAs／AIGaAs量子阱红外探测器的发展

半导体超晶格量子阱红外探测器的研制近年来取得了引人注目的成果,其中 GaAs/AlGaAs 红外器件的发展最快。本文在简要综述其单元探测器的基础上,着重介绍这种材料用于红外探测器列阵和焦平面的新成果。     

超晶格和量子阱红外探测器研究进展

本文综述了超晶格和量子阱红外探测器的发展。文章简要地阐明了超晶格和量子阱的原理,详细地介绍了业已发展的各种超晶格和量子阱红外探测器的原理、结构和性能等。还介绍了几种最有希望用于探测器制造的超晶格材料。     

多色量子阱红外探测器的发展

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（Quantum Well Infrared Photodetector,QWIP）.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/AlGaAs/QWIP的主要优点包括标准的Ⅲ-Ⅴ族衬底材料和技术、良好的热稳定性、大面积、低研发成本以及抗辐射性.QWIP的另一个重要优点是具有带隙工程能力.可以通过调节量子阱宽度和势垒组分设计出满足特殊要求（例如多色焦平面列阵应用）的器件结构.介绍了对QWIP探测物理机制的理解以及近年来多色QWIP技术的发展状况.     

AlGaAs/GaAs多量子阱红外探测器暗电流特性

介绍了AlGaAs/GaAs多量子阱红外探测器(QWIP)暗电流与噪声的关系和降低暗电流的途径:基于湿法化学腐蚀工艺制作了300μm×300μm台面单元器件,并用变温液氦杜瓦测试系统在不同温度下对红外探测器暗电流进行了测试并分析.在温度小于40 K时,随着温度的改变暗电流没有明显的变化;当温度大于40 K时,暗电流随着温度的升高迅速变大,正、负偏压下QWIP暗电流具有不对称特性.