256×1甚长波量子阱红外焦平面研究

GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器由于其所依据的GaAs基材料较为成熟的材料生长和器件制备工艺,使其特别适合于高均匀性、大面积红外焦平面的应用。报道了甚长波256×1元GaAs/AlGaAs多量子阱红外焦平面器件的研制成果, 探测器的峰值波长为15 μm,响应带宽大于1.5 μm。在40 K工作温度下,器件的平均黑体响应率Rp=3.96×106 V/W, 平均黑体探测率为D*=1.37×109 cm·Hz1/2/W, 不均匀性为11.3%, 并应用研制的器件获得了物体的热像图。     

甚长波量子阱红外探测器光耦合性能

从实验、测试和计算结果出发,运用有限时域差分法(FDTD)和传统的模式扩展(MEM)理论,研究甚长波量子阱红外探测器(QWIP)几种衍射光耦合的表面近场效应和光耦合效率,重点考察QWIP 45°面边耦合、光栅耦合QWIP结构、光栅尺寸、工艺条件的变化对QWIP相关性能的影响.实验与计算结果证明,合理地设计二维光栅,进行甚长波QWIP光耦合,可以获得有效的光耦合效果.     

甚长波量子阱红外探测器光耦合性能

从实验、测试和计算结果出发,运用有限时域差分法(FDTD)和传统的模式扩展(MEM)理论,研究甚长波量子阱红外探测器(QWIP)几种衍射光耦合的表面近场效应和光耦合效率,重点考察QWIP 45°面边耦合、光栅耦合QWIP结构、光栅尺寸、工艺条件的变化对QWIP相关性能的影响.实验与计算结果证明,合理地设计二维光栅,进行甚长波QWIP光耦合,可以获得有效的光耦合效果.     

160×128元多量子阱长波红外焦平面探测器件研制

报道了新研制出的160×128元GaAs/AlGaAs多量子阱长波红外焦平面器件。使用MBE的方法在半绝缘的GaAs衬底上生长器件结构；开发了用普通光刻技术和离子束刻蚀法制备2D光栅技术，以及探测器芯片与读出电路互联技术。在77 K时测试，器件的平均峰值探测率Dλ*=1.28×1010 cmW-1Hz1/2，峰值波长为λp=8.1 μm，截止波长为λc=8.47 μm。器件的非盲元率≥98.8％，不均匀性10％。     

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.     

GaAs/AlGaAs量子阱长波10.55 μm红外焦平面探测器

利用GaAs/AlGaAs量子阱结构,研制了像元规模为640×512、中心响应波长在10.55 μm附近的红外焦平面阵列器件,与50 K集成式制冷机耦合后,测试了相关性能,其等效噪声温差达到22.5 mK。焦平面组件通过了初步的开关机试验以及热真空试验后,表现良好。考虑封装冷屏导致在面源黑体测试时产生的焦面照度不均匀问题进行了数值计算,并分析了与近似解析计算的误差,表明当F数变小时应当采用数值计算,并认为探测器测试的非均匀性主要由照度不均匀贡献。针对10.55 μm量子阱探测器,利用开源的MEEP FDTD软件,进行了近场耦合的光场分布计算,计算结果表明目前的结构参数在光衍射方面是比较接近优化的。     

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。     

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     

HgCdTe 甚长波红外光伏器件的光电性能

甚长波指的是波长大于14 m的波段,该波段富含大量的信息,包括大气中的湿度和CO2的含量,以及云层的结构和温度的轮廓,这些对大气遥感探测是必须的。采用在CdZnTe衬底上液相外延生长的As掺杂p型材料上进行B+离子注入形成平面结,制成了在液氮温度下,截止波长达到14 m的单元变面积结构和小的焦平面器件。测试结果显示,甚长波器件有反向的开启现象,可能是甚长波器件表面发生反型造成的。单元变面积器件的测试结果显示,甚长波表面电流与体电流是可以比拟的,即表面漏电较大。而变温测试发现,甚长波器件在温度低于50 K时,隧穿电流占主导。在60 m60 m中心距的小面阵器件中,50 m50 m的光敏元I-V特性最差。     

Improvement of tunnel compensated quantum well infrared detector

To reduce the difficulty of the epitaxy caused by multiple quantum well infrared photodetector (QWIP) with tunnel compensation structure, an improved structure is proposed. In the new structure, the superlattices are located between the tunnel junction and the barrier as the infrared absorption region, eliminating the effect of doping concentration on the well width in the original structure. Theoretical analysis and experimental verification of the new structure are carried out. The experimental sample is a two-cycle device, each cycle contains a tunnel junction, a superlattice infrared absorption region and a thick barrier. The photosurface of the detector is 200 × 200 μm² and the light is optically coupled by 45° oblique incidence. The results show that the optimal operating voltage of the sample is –1.1 V, the dark current is 2.99 × 10^–8 A, and the blackbody detectivity is 1.352 × 10⁸ cm·Hz^1/2·W^–1 at 77 K. Our experiments show that the new structure can work normally.     

Realization of very long wavelength infrared photovoltaic detector arrays on mercury cadmium telluride epitaxial layers grown on Si substrates

This paper proposes a development of n-on-p structures for realizing very long wavelength infrared (VLWIR) detector arrays on mercury cadmium telluride (HgCdTe) epitaxial layers grown on Si substrates. It is shown from a comparative study of zero-bias resistance-area product (R₀A) of diodes in n-on-p and p-on-n configurations that the n-on-p structure has promising potential to control contribution of dislocations, without actually reducing dislocation density below the current level (mid-10⁶ cm⁻²) of HgCdTe/Si material technology. The resulting gain will be in terms of both higher numerical magnitudes of R₀A and its reduced scatter.     

金属腔量子阱红外探测器共振波长的角度依赖性

测量了金属腔量子阱红外探测器在斜入射条件下的光电流谱,斜入射条件分为入射面垂直于器件长轴和平行于器件长轴两种情形.从实验和理论上研究了金属腔共振模对入射角度的依赖性.实验结果表明:入射面垂直于器件长轴时,腔模共振波长不随入射角度变化;入射面平行于器件长轴时,腔模共振波长随入射角度变大而向短波移动.测试结果和推导出的共振...     

红外探测器探测率的研究与分析

在介绍了红外探测器的组成与工作原理的基础上,分析了红外焦平面探测器的噪声等效功率、探测率对空间红外遥感器成像性能的影响,对红外焦平面探测器探测率的影响因素进行了深入研究。通过理论分析,探测率测量值受测试条件影响,积分时间、辐射源温度、背景辐射和1/f噪声等因素对探测器探测率的测试结果都有一定的影响。     

卷曲量子阱红外探测器应力变化及对探测性能的影响

研究了卷曲量子阱红外探测器的应力状态变化及对光电性能的影响,发现拉应力使导带能级上移,压应力则使其下移,且双量子阱结构的卷曲薄膜的能带移动取决于两个量子阱的合应力变化;卷管薄膜可以有效将应力变化转变为应变,从而减小环境温度变化对能带移动的影响,提高红外器件温度稳定性;褶皱薄膜相比于卷管薄膜的量子阱具有较大的压应力,导致...     

GaAlN/GaN量子阱中电子的激发态极化及其压力效应

考虑了纤锌矿结构材料的各向异性造成的内建电场的作用以及各向异性造成的应变张量和静压形变势与各向同性材料的差别.在此基础上计算了GaN/GaAIN量子阱内电子的激发态极化.研究了压力(应变)对电子激发态极化的影响.结果表明,电子势垒高度、电子有效质量和电子激发态极化均随压力线性下降,但由于内建电场的作用造成电子波函数高度局域化,上述变化的幅度不大.     

Comparison of normal and inverted band structure HgTe/CdTe superlattices for very long wavelength infrared detectors

The type III band alignment of HgTe/CdTe superlattices leads to the interesting possibility of achieving very long wavelength infrared (VLWIR) (15 μm and longer) cutoff wavelengths with either normal (HgTe layer thickness less than about 70 ? for CdTe layer thickness of 50 ?) or inverted (HgTe thickness greater than about 70 ?) band structures. The inverted band structure superlattices promise even greater cutoff wavelength control than the normal band structure ones. However, the electronic band gaps of inverted band structure superlattices are substantially less than their optical band gaps, leading to large thermal carrier concentrations even at temperature as low as 40 K. These high carrier concentrations in turn give rise to more rapid Auger recombination than normal band structure superlattices with the same cutoff wavelengths. We conclude that the highest performance is expected from VLWIR HgTe/CdTe superlattice-based detectors with normal band structure absorber layers.     

叠加激发相干态的Wigner函数

构造了叠加激发相干态 , 用数值计算的方法研究了 和 对该量子态Wigner函数及其边缘分布的影响．结果表明：不论 为何值, 叠加激发相干态都能够呈现非经典性质, 而且Wigner函数及其边缘分布明显受到θ和m的调节。