在220K温度下工作的高性能二维中波红外Hg1-xCdxTe列阵

基于用金属有机汽相外延工艺生长的Hg1-xCdxTe的红外探测器可以设计成具有很小的暗电流,即使当它们在200K以上温度下工作时,也是这样．这些小暗电流与用f／2在200K温度下获得的背景限性能是一致的．然而,实际上这种探测器具有较高的1／f噪声。     

无暗电流的红外光电探测器

据法国Thales研究与技术公司以及巴黎第7大学的研究人员报导,他们已研制出一种通过级联量子层产生电子位移的红外探测器。这种被称为量子级联探测器的器件无须施加偏压便可工作,因此不会出现暗电流。这种探测器的特点是在掺硅接触层中间夹有40层结构,每层都有7个GaAs量子阱和7个AlGaAs势垒。在50K温度下所做的实验表明,     

GaAs MsM光电探测器暗电流特性

据根金属－半导体－金属光电探测器内的能带结构以及热电子发射与扩散理论相结合的模型，导出了ＭＳＭ光电探测器暗电流的计算公式，并用数据计算方法了不同距离和不同掺杂浓度与暗电流的关系，为设计低暗电流ＭＳＭ光电探测器提供了依据。     

碲镉汞高工作温度红外探测器

基于当前红外探测器技术的发展方向,从高工作温度红外探测器应用需求的角度分析了碲镉汞高工作温度红外探测器在组件重量、外形尺寸、功耗、环境适应性及可靠性方面的优势。总结了欧美等发达国家在碲镉汞高工作温度红外探测器研究方面的技术路线及研究现状。从器件暗电流和噪声机制的角度分析了碲镉汞光电器件在不同工作温度下的暗电流和噪声变化情况及其对器件性能的影响;总结了包括基于工艺优化的Hg空位p型n-on-p结构碲镉汞器件、基于In掺杂p-on-n结构和Au掺杂n-on-p结构的非本征掺杂碲镉汞高工作温度器件、基于nBn势垒阻挡结构的碲镉汞高工作温度器件及基于吸收层热激发载流子俄歇抑制的非平衡模式碲镉汞高工作温度器件在内的不同技术路线碲镉汞高工作温度器件的基本原理,对比分析了不同技术路线碲镉汞高工作温度器件的性能及探测器制备的技术难点。在综合分析不同技术路线高温器件性能与技术实现难度的基础上展望了碲镉汞高工作温度器件技术未来的发展方向,认为基于低浓度掺杂吸收层的全耗尽结构器件具备更好的发展潜力。     

短波红外InGaAs焦平面探测器研究进展

短波红外InGaAs焦平面探测器具有探测率高、均匀性好等优点,在航天遥感、微光夜视、医疗诊断等领域具有广泛应用。近十年来,中国科学院上海技术物理研究所围绕高灵敏度常规波长（0.9～1.7 μm） InGaAs焦平面、延伸波长（1.0～2.5 μm） InGaAs焦平面以及新型多功能InGaAs探测器取得了良好进展。在常规波长InGaAs焦平面方面,从256×1、512×1元等线列向320×256、640×512、4 000×128、1 280×1 024元等多种规格面阵方面发展,室温暗电流密度优于5 nA/cm2,室温峰值探测率优于5×1012 cm·Hz1/2/W。在延伸波长InGaAs探测器方面,发展了高光谱高帧频1 024×256、1 024×512元焦平面,暗电流密度优于10 nA/cm2和峰值探测率优于5×1011 cm·Hz1/2/W@200 K。在新型多功能InGaAs探测器方面,发展了一种可见近红外响应的InGaAs探测器,通过具有阻挡层结构的新型外延材料和片上集成微纳陷光结构,实现0.4～1.7 μm宽谱段响应,研制的320×256、640×512焦平面组件的量子效率达到40%@0.5 m、80%@0.8 m、90%@1.55 m;发展了片上集成亚波长金属光栅的InGaAs偏振探测器,其在0 °、45 °、90 °、135 °的消光比优于20:1。     

长波p-on-n碲镉汞红外焦平面器件高温工作性能

碲镉汞材料为窄禁带半导体,随着工作温度的升高,材料本征载流子浓度会增加,探测器截止波长会变短,暗电流增加等,会导致器件性能降低。碲镉汞红外探测器通常在77 K温度附近工作并获得很好的探测性能,但低温工作会增加探测器的制备成本、功耗、体积和重量等。为了解决这些问题,在保证探测器正常工作性能的前提下,提升探测器的工作温度是碲镉汞红外探测器的重要研究方向。p-on-n结构的碲镉汞红外焦平面器件具有低暗电流、长少子寿命等特点,有利于在高工作温度条件下获得较好的器件性能。在不同工作温度下对p-on-n长波焦平面探测器的性能进行测试分析,在110 K时p-on-n长波碲镉汞红外焦平面探测器噪声等效温差（Noise Equivalent Temperature Difference , NETD）为25.3 mK,有效像元率为99.48%,在高温条件下具备较优的工作性能。     

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。     

中波凝视红外焦平面探测器性能参数的提取

320×320中波凝视红外焦平面碲镉汞探测器是我所自行研制的器件,是红外相机的关键部件.红外焦平面性能参数的测试评价是红外探测器发展中的关键技术之一.针对这一情况进行探测器特性评价,定量化获取其性能参数的精确值显得尤为重要,如探测器的暗电流、响应线性度和非均匀性等.详细叙述了各个性能参数测试的方法,通过处理标准实验条件下得到的实验数据算出探测器各个参数的精确值.     

多量子阱红外探测材料的光致荧光谱

在多量子阱红外探测器外延材料制备中,由于器件响应波长对量子阱的阱宽和垒高变化敏感,因此对外延材料的制备有很高的要求.本文中我们利用光致荧光谱(PL)对GaAs/AIGaAs多量子阱红外探测器材料进行了测量和计算,从而在器件工艺前,快速确定器件的探测波长.以光致荧光光谱对GaAs/AIGaAs多量子阱红外探测器材料进行测试,通过理论计算,得到多量子阱红外探测器探测波长.计算得到的理论响应波长与实际器件的响应波长有良好的一致性,证明用光荧光谱对外延材料进行测量并计算,能够更加有效地开展器件研究工作.同时,我们在低温下测量了外加偏压下器件暗电流情况,以及液氮温度下,500K黑体辐射情况时,信号噪声比达到235.3.     

Al0.3Ga0.7N MSM紫外探测器研究

用MOCVD生长的未掺杂的n-Al0.3Ga0.7N制备了MSM结构紫外探测器.器件在5.3 V偏压时暗电流为1 nA,在315nm波长处有陡峭的截止边,在1 V偏压下305 nm峰值波长处探测器的电流响应率为0.023 A/W,要进一步提高器件的响应率,方法之一是优化器件的结构参数,尽量减小叉指电极的宽度.为了检验Au/n-Al0.3Ga0.7N肖特基接触特性,电击穿MSM右边结,由正向I-V特性曲线计算出理想因子n～1.05,零偏势垒高度φB0～1.16eV,表明形成的Au/n-Al0.3Ga0.7N肖特基结较为理想.