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III-V族半导体红外吸收材料与探测器的研究进展
摘要： 体材料III-V族半导体如InGaAsSb和变态InAsSb，以及多种II型超晶格如InGaAs/GaAsSb、InAs/GaSb和InAs/InAsSb的进展，提供了从短波到甚长波红外的连续可调截止波长覆盖范围。我们进行了基础理论分析以比较不同红外材料，并简要报道了中波InAs/InAsSb II型超晶格单极势垒红外探测器及焦平面阵列的实验结果，其工作温度显著高于InSb。
关键词： 单极势垒、中波红外、红外探测器、扩展短波红外、长波红外、锑化物、II型超晶格、nBn结构、有效质量
更新于2025-09-23 15:23:52
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基于石英晶体音叉实现的无带宽限制红外探测器
摘要： 我们开发了一种基于标准石英晶体音叉（QCTF，共振频率约32 kHz）的新型光电探测器，用于红外光谱应用。与传统半导体探测器的光电效应类似，我们利用QCTF的压电效应来测量光强。为验证该技术，我们记录了C2H2分子的光谱吸收特征，并与商用碲镉汞（MCT）探测器进行了对比。这种探测技术可能为开发无带宽限制且无需复杂低温冷却的新型光电探测器开辟新途径。
关键词： 红外探测器、压电效应、QCTF、激光光谱学
更新于2025-09-23 15:23:52
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利用表面等离子体增强商用红外探测器的性能
摘要： 研究了通过应用表面等离子体来提高量子型（光子）红外探测器响应的可行性。以碲镉汞材料体系作为目标探测器平台，采用选定的等离子体结构与材料，并通过全场电磁模拟研究其影响。结果表明，即使对于厚度达数微米、与商用器件类似的探测器结构，也能实现30-40%的宽带吸收增强。该研究显示，通过相对简单的方法可为商用红外探测器创建改进或新型的像素级功能。此外，具有多色能力的高性能红外成像系统在成本降低方面也展现出巨大潜力。
关键词： 等离子体激元学、有限元法、计算模拟、红外探测器
更新于2025-09-23 15:23:52
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II型超晶格势垒器件中的少数载流子寿命与扩散长度
摘要： p型InAs/GaSb II类超晶格（T2SL）中的少数载流子寿命相当短，通常在几十纳秒量级。尽管如此，T2SL正成为高端中波红外和长波红外探测器传感材料汞镉碲的可行替代方案。例如，SCD公司目前生产的一款640×512格式、15微米像元的LWIR焦平面阵列探测器，其量子效率接近50%，像素可用率>99.5%，暗电流仅比最先进的Rule 07值大约一个数量级。该探测器卓越性能的关键在于采用了XBp势垒结构——既能抑制产生-复合电流，又能确保制造工艺各步骤的稳定钝化。由于XBp结构中的暗电流和光电流均受扩散限制，通过测量这些参数随器件尺寸的变化（结合T2SL态密度的k·p计算），为估算少数载流子寿命和扩散长度提供了绝佳途径。展示的典型寿命结果与采用直接测量法获得的其他研究数据相符。报道的扩散长度范围为3-7微米，但这些并非必然的限制值。
关键词： II型超晶格、红外探测器、XBp探测器、扩散长度、InAs/GaSb超晶格、K·p模型、寿命、钡二极管
更新于2025-09-23 15:21:01
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锗/硅核壳纳米线实现λ约2.8微米的异质结内光电发射
摘要： 锗/硅核壳纳米线的光电探测器可在室温下检测2.8微米波长的红外光，远超这两种半导体的吸收边。尽管纳米线与衬底同为p型同质结，在重掺杂硅(111)衬底上生长的单根纳米线器件仍呈现典型整流特性。光照条件下，该器件在-0.5V偏压时展现出35A/W的高响应度。电流-电压特性分析表明，p型硅衬底上的Ge/Si纳米线器件遵循半导体异质结模型而非肖特基结模型。这一结果表明纳米线与衬底界面是当前纳米线红外探测器中电荷传输的主要势垒。本文采用热电子输运模型定量研究了纳米线-衬底异质结的参数值，能带结构分析显示：通过降低0.37eV的异质结势垒实现空穴光电发射，可探测更长波长的红外光。
关键词： 红外探测器、光电发射、纳米线
更新于2025-09-23 15:21:01
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作为红外探测器的高灵敏度垂直P-i-N锗光电二极管的制备与表征
摘要： 采用标准CMOS工艺制造的硅基锗P-i-N光电探测器，目前已成功用作近红外（NIR，波长范围0.75-1.4微米）和短波红外（SWIR，波长范围1.4-3微米）的非制冷探测器。这些器件在反向偏压下工作时，展现出高达1550纳米的卓越高响应度及低暗电流特性。研究目标是实现极低暗电流密度与高响应度，同时保持小型锗光电二极管间距。本文讨论了硅上外延生长锗的垂直P-i-N光电二极管的制备与表征：锗外延层为1.3微米厚的锗膜，底部P型掺杂硼（浓度10^19 cm^-3），顶部N型掺杂磷（浓度10^20 cm^-3）。通过二次离子质谱评估了N+区磷掺杂浓度，采用X射线衍射（XRD）测得硅衬底上锗外延层的拉应变值约为+0.15%（与拉曼光谱测得的+0.12%高度吻合）。重点研究了直径10微米的圆形P-i-N光电二极管，在暗态及NIR-SWIR辐射（1310/1550纳米）下的电学特性表现为：-1V偏压时暗电流仅0.45nA且光电流显著增强，对应波长外部响应度分别为0.275和0.133 AW^-1。最终提取的垂直P-i-N光电二极管内量子效率在1310/1550纳米处分别为66%和52%，与TCAD仿真结果良好吻合，并给出了暗态噪声测量数据。
关键词： 红外探测器、光电二极管、应变、锗
更新于2025-09-23 15:19:57
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二维材料赋能的纳米机械测辐射热计
摘要： 我们在此描述一种新型长波辐射探测器，该探测器通过机械传感方式在室温下测量光照强度。与半导体测辐射热计相比，我们的纳米机械探测器具有低测量噪声特性，且本质透明、可弯曲。这种固态器件基于二维材料薄膜，该薄膜既作为辐射吸收体，又能在基底-吸收体界面检测机械应变。通过对二维材料特性的优化及新型边缘取向器件结构的实现，我们将探测灵敏度提升至前所未有的3.34×10? cm Hz1/2 W?1，同时具备微米级空间分辨率。这种仅通过液相工艺即可实现的优异性能与简易可扩展制备的结合，展现了该探测器在未来普适化可穿戴电子领域的应用潜力。
关键词： 热膨胀、二硫化钼、红外探测器、石墨烯、测辐射热计
更新于2025-09-23 15:19:57
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光伏发电不确定性下的数据驱动型家庭能源调度策略
摘要： 我们报道了采用铍离子注入工艺制备的InAs平面雪崩光电二极管（APD）。该平面APD具有2×101? cm?3的低本底掺杂浓度和接近8微米的大耗尽宽度。在200K温度下施加-26V电压时，这种厚耗尽结构实现了330倍增益且未引发显著隧穿电流。器件内部未观测到边缘击穿现象。表面漏电流较低，在200K温度、-20V偏压条件下，其归一化暗电流密度仅为400 μA/cm2（增益条件下）。
关键词： 雪崩光电二极管、离子注入、红外探测器
更新于2025-09-23 15:19:57
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具有ZnSe/ZnS/GaAs布拉格反射镜的MSM光电探测器
摘要： 研究了ZnSe/ZnS/GaAs分布式布拉格反射器对金属-半导体-金属（MSM）二极管光谱响应的影响。构成MSM二极管中分布式布拉格反射器的ZnSe/ZnS/GaAs异质结构，其计算与实验反射光谱具有良好的一致性。该MSM探测器在420和472纳米处呈现双色响应，在响应信号的长波部分光敏度急剧下降，具有53%的高量子效率及5×10?1?安培的低暗电流。通过适当选择异质结构参数，可调节探测器的双色响应至所需波长。
关键词： 金属-半导体-金属（MSM）二极管、暗电流、异质结构、红外探测器、布拉格反射器、光谱响应
更新于2025-09-19 17:13:59
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用于中红外光电探测器制造的GaAs/AlGaAs结构中的激子效应与杂质-缺陷发射
摘要： 通过分子束外延技术制备了一系列未掺杂的GaAs/AlxGa1-xAs多量子阱异质结构，其掺杂类似物用于制造工作在8-12微米光谱范围内的光电探测器。针对这些异质结构，确定了对应于GaAs层中量子限制电子与空穴能级间允许跃迁的吸收谱线光谱位置。研究了杂质-缺陷态对量子阱发光和吸收光谱的影响。根据量子阱宽度和势垒层中的铝含量，测定了允许跃迁的激子修正值。探讨了激子效应在从带间吸收光谱（发光激发光谱）重建单电子态结构中的作用，以及这些态与基于GaAs/AlxGa1-xAs量子阱的红外光电探测器工作区之间的关系。
关键词： 量子阱、红外探测器、激子、发光
更新于2025-09-19 17:13:59