具有变革性特征的红外光电探测器

现代红外光电探测技术有着近八十年的历史.从二战期间第一个可实用PbS红外探测器到第三代红外光电探测器概念的提出,红外光电探测技术经历了翻天覆地的变化.以碲镉汞、锑化铟、铟镓砷为代表的传统红外光电探测器已在军事、遥感、通信、生命科学和宇宙探索等领域发挥着至关重要的作用.随着人类对光电探测不断增长的需求,尤其近几年来在人工智能、大数据、智慧城市等方面对红外信息的探测和智能感知有着强烈的需求,大幅降低红外光电探测器的尺寸(size)、重量(weight)、功耗(power)和价格(price),以及提高探测器的性能(performance)迫在眉睫.因此,要满足上述需求,必须要寻找具有变革性特征的红外光电探测器件.当前红外探测器正处于新旧更迭的时代,一大批新型红外光电探测器涌出.本文系统地介绍了一些具有变革性特征的红外探测器前沿内容,主要包括:人工光子微结构调控的新型红外探测器、基于能带工程的红外探测器、新型低维材料红外探测器,以及传统红外探测器的新方向.最后,展望了红外光电探测未来发展面临的机遇和挑战.     

AlGaN/GaN HEMT器件电流坍塌和膝点电压漂移机理的研究

考虑了势垒层、缓冲层体陷阱及表面电荷的浓度变化对电流坍塌和膝点电压的影响,发现表面电荷和势垒层体陷阱浓度的变化对沟道电子的浓度影响较小,表面电荷浓度变化下的膝点电压的偏移和坍塌强度的大小与势垒层势阱能量的变化有着主要的关系.缓冲层有着比势垒层更强的局域作用,势垒层和缓冲层的体陷阱浓度在一定范围变化时的膝点电压偏移主要是由沟道电子浓度的变化而引起的,但偏移量却比表面电荷浓度变化的情况下小很多.势阱能量的变化是造成膝点电压偏移的重要原因,坍塌强度主要取决于势阱能量和沟道的电子浓度. 关键词： AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管 电流坍塌 膝点电压 陷阱俘获     

激光束诱导电流法提取HgCdTe光伏探测器的电子扩散长度

由于得到HgCdTe扩散长度L_p的标准测试结构会损伤p-n结单元,实验中广泛采用激光束诱导电流（LBIC）提取的等效扩散长度L来代替L_p.本文通过二维数值模拟,分析了等效扩散长度L和扩散长度L_p 的关系.二者的比例关系为L/L_p=1.1,该基本关系不受器件的关键参数如掺杂浓度、载流子寿命、载流子迁移率等的影响.最后将激光束 关键词： 碲镉汞 激光束诱导电流 扩散长度     

吸收层特性和异质结界面电荷对12.5 μm长波HgCdTe光伏探测器响应率的影响研究

研究了12.5 μm长波HgCdTe探测器的吸收层厚度和异质结界面电荷对器件光响应率的影响.分析了吸收层厚度与吸收长度、扩散长度之间的联系,获得了设计最佳吸收层厚度的经验公式.研究结果显示入射光波长超过截止波长时,响应率随吸收层厚度增加单调增加,并逐渐饱和.响应率峰值对应的波长随吸收层厚度增加,有向长波偏移的趋势.最佳吸收层厚度值随少子寿命或入射光波长的增大而增大.同时,研究了衬底、钝化层与HgCdTe材料之间异质界面电荷对光响应率的影响,发现正的界面电荷在衬底异质结界面处形成诱导pn结,对响应率影响显著 关键词： 长波HgCdTe器件 光伏型红外探测器 光响应率 少子寿命     

质子注入MBE碲镉汞n-on-p结性能研究

基于中波响应波段的分子束外延碲镉汞薄膜材料成功制备出不同质子注入剂量的大光敏元(5 00μm×500μm)的n-on-p结构的p-n结，并对相应的p-n结的电流-电压（I-V）特性进行 了研究.质子注入剂量为2×10¹⁵cm^-2时R₀A达312.5Ω ·cm²，低温热处理后达490Ω·cm². 关键词： I-V特性 碲镉汞薄膜 质子注入 p-n结     

尺寸分布对量子点激发态发光性质的影响

采用有效质量近似方法研究了量子点的激发态光致发光峰的展宽问题. 对尺寸不均匀分布下量子点各能级发光峰与平均尺寸量子点发光峰的能量偏差进行了计算，定性地描述了尺寸分布对量子点基态和激发态发光峰展宽的影响. 研究表明，量子点的高度、直径以及体积等不均匀分布使量子点具有不同的垂直、平面方向的量子束缚. 这两种量子限制的相互作用决定了量子点激发态发光峰的宽度相对于基态发光峰的大小. 在各种不同性质的尺寸分布下，量子点激发态发光峰的展宽有可能大于、等于或小于基态发光峰的展宽. 关键词： 量子点 尺寸分布 激发态     

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     

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     

Hg1-xCdxTe n+-p光电二极管中的深能级及其电流机构的流体静压力研究

在流体静压力(0—2GPa)下,对Hg_1-xCd_xTe n⁺-p光电二极管(x=0.5)室温电学特性进行了实验和理论研究。通过考虑深能级压力效应及其对深能级辅助隧道电流的影响,较好地解释了实验上观察到的p-n结伏安特性在小偏压范围下呈现的“反常”压力关系。由对实验数据的理论拟合得到两个深能级:D₁(=E_v+0.75E_g)和D₂(=E_v关键词：     

InAs/GaAs量子点的静压光谱压力系数研究

采用有效质量模型和非线性弹性理论计算了不同尺寸InAs/GaAs量子点的静压光谱发光峰的 压力系数(PC).量子点峰位随压力的变化主要来自禁带宽度和电子束缚能随压力变化两方面 的贡献.由于InAs/GaAs量子点是一个应变体系，体系的晶格常数，失配应变和弹性系数均随 外加压力变化，使得加压后量子点的禁带宽度相对于非应变体系略有减小，同时势垒高度增 加，电子束缚程度增加.两者共同作用引起的InAs应变层的禁带宽度压力系数减小是导致量 子点的压力系数小于InAs体材料的主要原因.同时计算结果表明，电子束缚能随压力变化对 不同尺寸量子点的压力系数的影响不同，量子点尺寸越小，受其影响越大，压力系数也越大 . 关键词： 量子点 压力系数 应变