红外探测器的进展

红外探测器的发展基础是物理学和技术科学的进展。HgCdTeFPA和非制冷平面列阵，军事装备和广阔的民用市场需求驱动探测器技术进一步发展。     

硫汞族量子点红外光电探测技术

受限于复杂的分子束外延生长及倒装键合工艺,现有块体半导体红外探测器成本高昂、工艺复杂、极大制约了成像阵列规模和分辨率的进一步提升。胶体量子点作为一种新兴的半导体纳米晶体材料,因“量子限域”效应,能够实现宽谱段范围内的精准带隙调控。同时,胶体量子点可通过液相化学合成方法低成本大批量制备。此外,胶体量子点的液相加工工艺使得其可以与硅基读出电路进行直接片上电学耦合,突破了倒装键合工艺限制。因此,胶体量子点在红外探测及成像领域展现了巨大的应用前景。其中硫汞族量子点具有探测波段范围宽、物性调控易及便于硅基集成等优势,先后实现了中波红外背景限探测、双色探测及焦平面阵列成像等,在红外光电技术展示了巨大的潜力。本综述总结了近年来硫汞族胶体量子点红外光电探测技术的研究现状,并对其未来发展方向进行了展望。     

半导体氮化铟(InN)的晶格振动

本文总结了新型半导体InN薄膜晶格振动研究的现状，主要为Raman散射光谱及部分红外光谱的研究结果。重点内容为InN(包括六方纤锌矿结构和立方闪锌矿结构)的布里渊区中心(Γ点)声子结构、电子激发态(等离子激元)与纵光学声子耦合、无序化激发模和晶格振动模的温度、应力效应等，也涉及部分和InN有关的氮化物合金以及超晶格、量子阱和量子点等结构的晶格振动研究。同时对相关材料和结构的Raman光谱研究作了一些展望。     

超长波GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器光电流谱特性研究

研究了响应波长在15μm附近的超长波GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器在不同外加偏压下的光电流谱特性.光电流谱上的两个主要由于阱宽随机涨落而呈现为高斯线形的响应峰被分别指认为量子阱基态E0到第一激发态E1和第三激发态E3的跃迁.跃迁峰随着器件上外加偏压的增大而出现线性红移现象，认为这种变化起源于激发态与基态对量子阱结构中势变化敏感性的不同，采用传输矩阵方法并考虑到电子交互作用修正进行的理论计算在定量上解释了实验结果. 关键词： 量子阱红外探测器 超长波 光电流 传输矩阵     

组合材料芯片技术及其应用

组合材料芯片技术是用一系列掩膜在同一块基片上获得含不同参数单元样品面阵的方法．文章介绍了它在量子阱特性、碲镉汞零偏电阻值、三元合金制备、半导体深能级捕获截面的研究以及在波分复用器件、滤光片式分光元件制作方面的一些新应用．作为一种新的材料功能操控或制备技术，它在研究材料性质变化规律、建立材料性能数据库、筛选优良材料和制作面阵型元件等方面表现出高效、快捷等特点．     

具有新型有源区的量子级联探测器(特邀)

量子级联探测器是一种光伏型的子带间跃迁红外探测器,通过厚度渐变的啁啾量子阱中台阶状的子带分布,产生内建电场,使得有源区中的光生载流子定向输运,器件工作时无需外加偏压,避免了暗电流噪声的产生,能够实现室温长波红外响应。由于子带间跃迁吸收系数小、具有偏振选择性,量子级联探测器目前存在响应率低、对正入射响应无响应、探测率对温度敏感等问题。针对这些问题,本文介绍三种新型量子级联探测器有源区的设计,包括量子点/阱耦合、束缚-微带斜跃迁和小能量台阶有源区,在中波、长波和甚长波波段展现出优良的器件性能。     

甚长波量子阱红外探测器的暗电流特性研究

基于载流子在量子结构中的输运理论研究了甚长波量子阱红外探测器(峰值响应波长15μm，量子阱个数大于40)的载流子的输运性质.研究结果表明，在甚长波量子阱红外探测器中，电流密度一般很低，暗电流主要来源于能量高于势垒边的热激发电子.通过薛定谔方程和泊松方程以及电流的连续性方程的自洽求解，发现外加偏压下电子浓度在甚长波器件各量子阱的分布发生较大变化，电场在整个器件结构上呈非均匀分布，靠近发射极层的势垒承担的电压远远高于均匀分布的情形.平带模型假定电压在器件体系上均匀分布，导致小偏压下的理论计算值远远低于实验值. 关键词： 甚长波量子阱红外探测器 量子波输运 暗电流     

基于锑化铟中波制冷红外探测器的高帧频图像采集系统设计

高帧频中波制冷红外探测器在机载光电吊舱、红外警戒系统、光电跟踪瞄准系统中有着广泛应用。传统的碲镉汞中波制冷红外探测器在保证成像质量前提下,受积分时间限制,帧频一般受限于25～100 Hz。而锑化铟中波红外探测器具备较好的非均匀性、较低的盲元率以及高帧频输出特性,可进一步提高红外系统作用距离和跟踪精度。基于中波红外锑化铟探测器设计了高速稳定的图像采集系统,实现了640×512分辨率数字视频200 Hz的图像输出。高帧频模式下,解决了探测器积分时间与读出时间信号串扰的问题,有效改善了红外图像的非均匀性。该系统通过探测器开窗设置,将帧频进一步提高,可实现对高速目标的红外探测、搜索、识别、侦察、情报搜集、跟踪等。     

红外通信波段SAGM APD单光子探测应用技术研究

研究采用由过度层间隔吸收区与倍增区的InGaAs/InP雪崩光电二极管(SAGM APD)在红外通信波段实现单光子探测的方法,包括管型的选择、特性分析、工作参数以及根据实验结果提出的对这类APD设计制作的改进建议.特别研究目前市售的APD器件用作单光子探测时的实用技术.     

双色量子阱红外探测器顶部光子晶体耦合层的设计优化

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(QWIP)的顶部光子晶体光输入耦合层结构的电磁场分布进行了仿真分析,得到了多种不同周期、占空比、深度的二维光子晶体结构耦合效率及电磁场分布.探索了一种双色探测器的光子晶体光输入耦合层结构的设计思路,使之可对中波/长波或长波双色8/12 μm同时提供较高的耦合效率. 关键词： 红外探测器 量子阱 光子晶体     

10—14 μm同时响应的双色量子阱红外探测器

实现截止波长为11.8和14.5 μm双色同时响应的量子阱红外探测器,可以同时工作在8—12 μm大气窗口和甚长波波段.在77 K下测量到很强的光电流谱.器件结构采取了较为简洁的设计,通过适当增大量子阱结构中势阱的宽度和选择合适的掺杂浓度,在同一偏压下实现了对两个波长的同时响应.两个光响应峰分别为基态到第五激发态和基态到第一激发态的跃迁吸收. 关键词： 量子阱红外探测器 双色 同时响应     

量子点红外探测器在空间光电系统中的应用

为了更好地开发和利用空间资源,各国竞相通过向空间发射卫星、空间站、航天飞机等航天器来建立探测站点和通信网络以占据具有最大优势的位置,其中空间光电系统在探索新资源方面起到关键的作用.点对点的距离远、空间辐射强、温差较大等空间环境因素严重影响着光电系统性能的发挥,也向空间光电系统的稳定性和可靠性提出了挑战.本文提出将具有较高的探测灵敏度、工作温度、抗辐射能力和响应带宽的新型量子点红外探测器应用于空间光电系统,阐述了量子点红外探测器的基本工作原理和优点,并讨论了量子点红外探测器在空间应用的技术要求,分析了其在空间的激光雷达、卫星光通信和成像或者非成像系统中的应用.     

半导体量子点及其应用(Ⅱ)

理论分析表明，基于三维受限量子点的分离态密度函数的量子器件，以其独特的优异电学、光学性能和极低功耗，在纳米电子学、光电子学，生命科学和量子计算等领域有着极其广泛的应用前景，本文仅就量子点在量子点激光器、量子点红外探测器、单光子光源、单电子器件和量子计算机等方面的应用作一简单的介绍．     

采用7.5 μm中红外量子级联激光器的痕量甲烷气体检测仪

一种具有高稳定性和高敏感度的紧凑型仪器,能精确、实时、实地连续测量和显示环境空气中的痕量甲烷(CH₄)浓度。仪器采用了已集成热电制冷器激射波长为7.5μm的法布里-珀罗量子级联激光器(QCL)在室温脉冲工作模式下的最新技术,以覆盖CH₄位于ν₄附近基频特征吸收谱带。同时,采用高品质液氮制冷碲镉汞中红外探测器,配合全反射镀金椭球反射镜一同使用,在20 cm单路径开放式光路吸收气室环境下,确保被测甲烷气体浓度为200 μmol·mol-1的实验条件下保持稳定度高达5.2×10-3。此仪器所集成的软件算法通过时间鉴别电子技术实现对QCL控制,能够在无需校准的情况下,提供连续痕量甲烷气体检测。实验表明,仪器可以用于环境监测中的实地痕量气体测量,并且操作人员可以通过替换在不同波长下运行的QCL来测量其他气体。     

甚长波量子阱红外探测器光栅耦合的研究

采用平面波展开的散射矩阵方法研究n型甚长波量子阱红外探测器的二维衍射光栅，并同时从实验方面研究了其红外透射光谱.研究表明，n型量子阱器件的光栅耦合是传输场和倏逝场共同作用的结果.对于n型量子阱红外探测器的光栅耦合，光栅周期、光栅深度和占空比三者之间相互影响；要达到好的光学耦合效果，需要根据量子阱器件的峰值探测波长选择合适的光栅参数. 关键词： n型量子阱红外探测器 二维光栅 光耦合     

超薄溶液LPE技术生长GaInAsP/InP超晶格的理论与实验

本文由有限厚度溶液及自由表面浓度和恒定表面浓度二种模型出发对LPE生长动力学过程进行了理论分析,并导出了实现薄层生长的参数控制条件,根据这一条件用LPE技术实际生长了GaInAsP/InP超晶格,570℃下用突冷法及被压缩到200μm～500μm的薄层溶液在0.2s的驻留时间内分别重复长出了5nm(Ga0.40In0.60As0.89P0.11)和10nm(InP)的超晶格,证明了用重复推拉舟的LPE系统在一定的参数条件下可以生长MQW结构.     

HgCdTe红外探测器离子注入剂量优化研究

在中波响应波段的p型Hg_0.709Cd_0.291Te(MCT)分子束外延生长薄膜上，利用材料芯片技术获得叠加注入不同硼离子剂量的系列大光敏元面积(500μm×500μm)的n-op-p结.通过测量液氮温度下不同离子注入剂量单元的电流-电压特性和对零偏微分电阻R₀分析，观测到p-n结的性能与硼离子注入剂量明显的依赖关系.在另一片薄膜材料(镉组分值为0.2743)上通过该方法获得R₀A优于现有常规数值的探测器单元. 关键词： p-n结 离子注入 碲镉汞薄膜