用于空间和地球科学研究的大规格窄波段、多波段和宽波段长波红外量子阱光电探测器焦平面
6.4.3 量子阱红外探测器
6.4 红外焦平面探测器红外焦平面探测器◆焦平面的概念与基本结构◆肖特基势垒探测器◆量子阱与量子点探测器◆倒装互连技术6.4 红外焦平面探测器6.4.3 量子阱与量子点探测器量子阱与量子点探测器量子阱探测器量子阱红外探测器❖量子阱红外探测器(QWIP)是随着分子束外延技术及量子阱超晶格材料的发展，利用GaAs/GaAlAs量子阱子带间红外光电效应制备的高灵敏红外探测器；它具有InSb、HgCdTe同样的性能，可实现大面积、均匀性高，且与目前的GaAs工艺兼容；❖通过改变量子阱宽度和势垒高度对带隙宽度进行人工剪裁，可方便地获得6～20μm光谱范围的响应，通过在GaAs势阱层内增加InGaAs材料，短波长可扩展到3μm。
通过改善量子阱能带参量可以实现光谱响应大范围调节，在2~20μm 的范围内均可工作；有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺）量子阱红外探测器❖当器件正偏时，电压增大，光电信号减少；零偏时，光电信号较大；反偏时，电压增大，光电信号增大量很少，达到饱和。
故量子阱探测器具有明显的整流特性；❖能带与掺杂分布的不对称性，使得整个N型区有类似于P-N结的特性，故具有向长波延伸的条件。
❖从1987年贝尔实验室研制出第一个GaAlAs/GaAs量子阱红外探测器以来，该技术得到了迅速发展，成为三十多年来红外探测器领域研究的新热点。
❖下图为GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器子带吸收的能带示意图，量子阱导带内基态电子(或空穴)在红外辐射作用下，向高能带跃迁，并在外电场作用下做定向运动，形成与入射光强成正比的光电流。
量子阱的基本结构❖Levine等人利用该原理试制出了最初的量子阱红外探测器。
该量子阱红外探测器是采用分子束外延法交替生长GaAs阱和AlGaAs势垒50个周期构成的超晶格结构。
量子阱红外探测器量子阱探测器的基本工作模型量子阱红外探测器工作的基本模型❖束缚态－束缚态跃迁：量子阱中的两个子能带均为束缚态，在红外辐射的作用下，电子从基态被激发到第一激发态（光谱响应窄），处于受激态的电子在外加较大偏压电场的作用下，穿过薄势垒顶部产生隧道贯穿，并以热电子形式输运，形成光电流；❖束缚态－束缚态跃迁：量子阱中的两个子能带均为束缚态，在红外辐射的作用下，电子从基态被激发到第一激发态（光谱响应窄），处于受激态的电子在外加较大偏压电场的作用下，穿过薄势垒顶部产生隧道贯穿，并以热电子形式输运，形成光电流；❖束缚态－自由态跃迁：当势阱宽度进一步减小时，子能级的束缚态会在势阱中上升，形成高于势垒的自由态(或连续态)（光谱响应较宽），在红外辐射作用下，使电子直接从势阱进入自由态，在较小外加偏压作用下形成光电流；❖多量子阱跃迁：由两种不同半导体材料薄层交替生长形成多层结构（A/B/A/B…），两种跃迁方式均存在的多个量子阱探测器模型。
量子阱红外探测器及红外材料光电性能的研究
山京大学硕士学位论文
Ｊ—ｍＩ■＿■●＿＿●－●■●■＿■●＿＿－
第四章ＧａＡｓ／ＡＩＧａＡｓ量子阱红外探测器和ＨｇＣｄＴｅ探测器
光电性质的比较
４．１ｌｔｇＣｄＴｅ红外探罚器简介
４．１．Ｉｌ玛ｇＣｄＴｅ红外探测器的发展
禁带窄小的半导体，可傲成灵敏的红外探测器，一直受到广泛的重视【１．们．目前最好的本征探测器是碲化汞和碲化镉构成的半导体化合物Ｈｇｌ棚ｘ１．ｃ．它具有大的吸收系数，合适的禁带宽度及完全混溶性，依据ｃｄ组分ｘ韵变化，可分别工作予￥～１２／ｚｍ（ｘ～Ｏ．２），３＂－－５ｐｍ（ｘ～Ｏ．３）以及１．３０～Ｉ。
５５ｔｕｎ（ｘ～Ｏ．６）三个重要的红外波段．图４．１．１所示的是～个工作于３～５．１ｍ，８～１２岬ｌ双波段ＨｇＣｄＴｅ探测器【５】．图（矗）是这种双波段ＨｇＣｄＴｅ探测器的结构，图（ｂ）是这种结构的能带图．
图４．１．１（ａ）双波段ＨｇＣｄＴｅ红外探浏器单元
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图４．１．１（ｂ）双波段ＨｇＣｄＴｃ红外探测器单元的能级结构经过近十年的发展，集成的双色ＨｇＣｄＴｅ技术已经取得了长足的发展，单元尺寸从３０ｖ．ｍ到６１Ｖ．ｍ都有。
单元数量也从６４×６４发展到３２０ｘ２４０，同时各波段的探。
量子阱-发光二极管红外上转换探测器工作机理
量子阱-发光二极管红外上转换探测器工作机理随着科学技术的不断发展，红外探测技术在军事、安全、医学、环保等领域的应用越来越广泛。
而量子阱-发光二极管红外上转换探测器作为一种重要的红外探测器，在红外热像仪、红外传感器、红外夜视仪等系统中扮演着重要的角色。
本文将从以下几个方面来详细介绍量子阱-发光二极管红外上转换探测器的工作机理：一、量子阱-发光二极管的基本结构和原理量子阱-发光二极管是一种特殊结构的半导体器件，它通常由多个由半导体材料组成的量子阱层、势阱层和P-N结构层组成。
当外加正向电压时，电子和空穴在P-N结处复合，释放出能量，从而产生光子。
而在量子阱层和势阱层之间的能带间隙调制可以使得器件在特定波段产生特定波长的光，因此量子阱-发光二极管可通过精确控制层厚度和材料组成来定制产生不同波长的光子，从可见光到红外光都能覆盖。
这也为红外上转换探测器提供了制备红外探测器的选择余地。
二、红外上转换技术原理红外上转换技术是指将较低能量的红外光转换为可见光或紫外光的一种技术。
在量子阱-发光二极管红外上转换探测器中，当被探测到的红外光照射到器件表面时，红外光子激发了器件内的电子，使得电子跃迁至价带和导带之间的激发态，然后激发态的电子再与空穴再结合，发射出可见光或紫外光。
通过检测被转换后的可见光或紫外光信号，即可实现对红外光的探测。
三、量子阱-发光二极管红外上转换探测器的工作机理量子阱-发光二极管红外上转换探测器在工作时，首先需要将外界的红外辐射引入到器件内部，这通常通过反射镜或透镜等光学元件来实现。
红外光子激发了器件内的电子后，电子会在耦合区域内跃迁至势阱层激发态，然后通过与空穴再结合释放出可见光或紫外光。
这些可见光或紫外光信号被探测器接收并转换成电信号，进而被放大和处理，最终形成红外图像或红外信号输出。
通过这样的工作机理，量子阱-发光二极管红外上转换探测器可以实现对红外光的高灵敏度探测和转换。
而且由于器件本身的量子结构和电子激发跃迁过程，使得量子阱-发光二极管红外上转换探测器具有高灵敏度、高速响应和大动态范围等特点。
红外探测器
红外探测器1 红外探测器应用发展红外探测器由于诸多特点在军用和民用领域都取得了广泛的应用，红外探测器在红外系统中起着至关重要的作用。
简述国内外红外探测器部分最新的研究成果和动态，关于红外成像技术发展，讨论红红外探测器应用中的一些新技术、发展重点和难点，对以后一段时期内的红外探测器发展及其市场前景进行展望。
2 红外探测器应用背景红外探测器具有作用距离远、抗干扰性好、穿透烟尘雾霾能力强、可全天候、全天时工作等优点，在军用和民用领域都得到了极为广泛的应用。
在军事上，包括对军事目标的搜索、观瞄、侦察、探测、识别与跟踪；对远、中、近程军事目标的监视、告警、预警与跟踪；红外探测器的精确制导；武器平台的驾驶、导航；探测隐身武器系统，进行光电对抗等。
在民用领域，在工业、遥感、医学、消费电子、测试计量和科学研究等许多方面也得到广泛应用。
目前国外红外成像器件已发展到了智能灵巧型的第四代，在光电材料、生产工艺及系统应用等方面都取得了丰硕的成果，但是国内红外相关技术研究与生产起步较晚，并且受工业基础制约，发展远滞后于国外，而市场需求却持续强劲，无论在军用还是民用领域都有巨大的发展空间。
3 红外探测器现状分析从第一代红外探测器至今已有40余年历史，按照其特点可分为四代：第一代（1970s-80s）主要是以单元、多元器件进行光机串/并扫描成像；第二代（1990s-2000s）是以4×288为代表的扫描型焦平面；第三代是凝视型焦平面；目前正在发展的可称为第四代，以大面阵、高分辨率、多波段、智能灵巧型系统级芯片为主要特点，具有高性能数字信号处理功能，甚至具备单片多波段融合探测与识别能力。
在红外探测器发展过程中，新材料、新工艺、新器件、新方法不断涌现，按工作环境可分为致冷型和非致冷型两大类。
3.1 高性能致冷型红外探测器此类器件需要在低温下（77K）工作，相比非致冷器件成像质量优异、探测灵敏度高，通常又可分为传统型和量子阱焦平面探测器。
量子阱红外探测器调研报告
量子阱红外探测器调研报告一、引言红外探测器在军事、民用等众多领域都有着广泛的应用，而量子阱红外探测器作为一种新型的红外探测器，因其独特的性能和优势，近年来受到了越来越多的关注。
二、量子阱红外探测器的工作原理量子阱红外探测器是基于量子阱结构的光电转换器件。
量子阱是一种在半导体材料中通过控制材料的生长和掺杂形成的特殊结构，其能态是量子化的。
当红外光照射到量子阱红外探测器上时，光子的能量被吸收，使得量子阱中的电子从基态跃迁到激发态。
通过外加电场，这些被激发的电子形成电流，从而实现对红外光的探测。
三、量子阱红外探测器的特点1、高灵敏度由于量子阱结构的特殊性质，使得量子阱红外探测器对红外辐射的吸收效率较高，从而具有较高的灵敏度。
2、宽光谱响应可以通过调整量子阱的结构和参数，实现对不同波长红外光的响应，具有较宽的光谱响应范围。
3、高速响应其响应速度较快，能够快速检测到红外信号的变化。
4、低功耗在工作时功耗相对较低，有利于设备的长时间运行和节能。
5、可集成性好可以与其他半导体器件集成在同一芯片上，便于实现系统的小型化和多功能化。
四、量子阱红外探测器的应用领域1、军事领域在军事侦察、导弹预警、目标跟踪等方面发挥着重要作用。
能够在夜间和恶劣天气条件下，探测到敌方的军事目标和活动。
2、航空航天用于卫星遥感、航天器的热控和姿态控制等。
3、安防监控在安防监控系统中，对人员和物体的监测和识别。
4、工业检测检测工业设备的温度分布、故障诊断等。
5、医疗领域例如在医学成像、疾病诊断等方面具有潜在的应用价值。
五、量子阱红外探测器的发展现状目前，量子阱红外探测器的研究和开发取得了显著的进展。
在材料生长、器件结构设计和制备工艺等方面不断创新和优化。
国际上，一些发达国家在量子阱红外探测器的研究方面处于领先地位，已经推出了一系列高性能的产品。
我国在这一领域也取得了一定的成果，但与国际先进水平相比，仍存在一定的差距。
六、量子阱红外探测器面临的挑战1、材料生长的质量控制高质量的半导体材料生长是制备高性能量子阱红外探测器的关键，但在实际生长过程中，要实现材料的均匀性和一致性仍然存在一定的难度。
量子阱红外探测器最新进展
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： Ｑ ＷＩ Ｐ； ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ｅ ｓ ｓ ； ｐ ｒ ｏ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ
ｌ 引 言
发展 趋势 。 ２ 大 面 阵、 双 多色 （ 波段 ） 研 究进 展 光谱 特 征是 不 同化学 成 分 物质 的 固有特 性 ， 同 时在 多个窄 红外 波 段 可 以获 得 更 多 的信 息 ， 成 为要
ｌ ａ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｅ ｆ ｆ ｏ ｒ ｔ ｉ ｎ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｉ ｓ ｋ ｉ ｎ ｄ ｏ ｆ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ ． Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｔ ｕ ｉｔ ｒ ｙ ｏ ｆⅢ一 Ｖ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ｌ ａ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｒ ｍ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ
ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｔ ｈ ｉ ｒ ｄ Ｆ Ｐ Ａ， ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｍｕ ｓ ｔ ｂ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ａ ｄ ｖ ｎｔ ａ ａ ｇ ｅ ｓ ｏ ｆ ｌ ｏ ｗ ｃ ｏ ｓ ｔ ， ｌ ａ ｒ ｇ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ， ｍｕ ｌ ｔ ｉ — ｃ ｏ ｌ ｏ ｕ ｒ ｂ ｎｄ ａ ｓ ａ ｎ ｄ ｈ ｉ ｇ ｈ ｓ ｅ ｎ ｓ ｉ
量 子 阱红 外 探 测 器 最 新进 展
邢伟 荣 ， 李 杰
（ １ ． 华北光 电技术研究所 ， 北京 １ ０ ０ ０ １ ５ ； ２ ． 总装备部科技信息 研究 中心， 北京 １ ０ ０ ０ ７ ３ ）
摘 要 ： 量子阱红外探测器 （ Ｑ ＷＩ Ｐ ）自从 ２ Ｏ世纪 ８ ０年代被验 证后， 得到 了广泛积极 的研 究。 基于Ⅲ 一Ｖ材料体 系、 器件工艺的成熟和 自身的稳定 性、 响应带宽窄等特有 的优势， Ｑ ＷＩ Ｐ成 为对低 成本 、 大 面 阵、 双（ 多） 色 高精 度 探 测有 综 合 要 求 的第 三 代 红 外焦 平 面 阵列 （ Ｆ Ｐ Ａ） 的重 要发展方向。本文主要总结 了国际 Ｑ ＷＩ Ｐ 器件的最新发展动态， 并展望 了其发展趋势。 关键词 ： 量子阱红外探测器 ； 进展 ； 趋势 中图分 类号 ： Ｔ Ｎ ２ １ ４ 文献 标识 码 ： Ａ Ｄｏ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ － ５ ０ ７ ８ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ２ ． ０ ０ ５
红外探测技术的原理及发展前景_袁华
科技信息博士·专家论坛红外探测技术的原理及发展前景中北大学信息工程系袁华王召巴[摘要 ]本文首先介绍了红外探测技术的原理及其在军事方面的应用 ,然后分析了红外探测技术在未来的发展前景。
[关键词 ]红外探测技术原理应用发展前景1 引言随着红外物理与技术的不断发展,红外探测技术已被广泛地应用于军事、煤矿的安全生产等各个领域,例如:在作战时,导弹和战斗机平台的雷达面积呈现显著减小的趋势,无法用无线电来比较准确的探测目标,相反地,此类探测目标由于是高速运动的,所以它与空气的摩擦和其发动机机的尾焰均会产生强烈的红外辐射,有利于用红外系统对其进行探测[1]。
在矿山施工中,可用高温度分辨红外热像仪对岩体进行实时监测,及时发现裂缝和危石、检测供电设备运行状况、判断电气故障、观测顶底板围岩的破碎情况、避免煤矿自然等现象的发生[2]。
本文主要对红外探测技术的原理及发展趋势,作进一步的研究和探讨。
2 红外探测技术的原理及应用任何物体,只要其温度高于绝对零度,就会发出红外辐射,由于物体各部位温度不同,辐射率不同,就会显示出不同的辐射特征,经过大气传输,被红外探测设备接收后,经光电转换,成为人眼可观察的图像。
红外探测技术是利用目标与背景之间的红外辐射差异,所形成的热点或图像来获取目标和背景信息的,探测系统包括:光学系统和探测器、信息处理器、扫描与伺服控制、显示装置、信息输出接口、中心计算机和激光测距等装置。
红外接收光学系统的作用是把目标或目标区域的红外辐射聚焦在探测器上,其结构类似于通常的接收光学系统,但由于工作在红外波段,其光学材料和镀膜必须和其工作波长相适应。
红外探测器将目标及背景的红外辐射转换成电信号,经过非均匀性修正和放大后以视频形式输出至信息处理器。
信息处理器由硬件和软件组成,对视频进行快速处理后获得目标信息,通过数据接口输出。
显示装置可以实时显示视频信号、状态信息。
中心计算机的作用是对整个系统提供时序、状态、接口及对内、对外指令等控制。
红外探测新技术——量子级联探测器 ppt课件
目前，中国科学院上海技术物理研究所陆卫研究团队在 国际上首次研制了量子级联探测器红外焦平面阵列，该 探测器基于GaAs/AlGaAs材料
，峰值探测波长为8.5微米，位于长波红外波段，面阵规 模达到320×256(81920像素)，并初步进行了红外成像实 验。 量子级联探测
负载小，可用于制备低能耗的成像芯片焦平面阵列。基 于种种优点，量子级联探测器成为微光探测、卫星遥感、 星地高速激光通信以及高对比度红外成
像等应用领域中极具前景的红外探测器件。编辑点评量 子级联探测器通常由两种禁带宽度不同的半导体材料交 替生长而成，通过能带工程将材料的导带
设计成量子阱结构，其探测波长主要受到势垒高度的限 制，可覆盖红外与太赫兹波段。且具有功耗低、发热量 低、热负载小的特点，可用于制备低能耗
பைடு நூலகம்
的成像芯片焦平面阵列，在卫星、通信等领域发挥着重 要作用。(原标题：红外探测新技术——量子级联探测器)
此判断红外光的强弱。由于这种方法基于温度的变化， 而温度变化是一个缓慢的过程，所以这种基于热效应的 红外探测器的感知速度比较慢。现代的红
外探测器大多是基于光电效应而设计的，十分类似于可 见光波段的CCD或者CMOS探测器，也就是广泛用于相机 中的感光部件，差别仅仅是红外探
测器中的光电转换像元是由能够感受红外光波的光电材 料制成。由于光具有波粒二象性，常可将光波称为光子。 光子可直接作用于红外探测器中的电子
，通过能带工程将材料的导带设计成量子阱结构，其探 测波长主要受到势垒高度的限制，可覆盖红外与太赫兹 波段。打个比方，势垒就好比一堵墙，量
子阱就好比墙与墙之间的平地。通过调整墙的厚度、墙 的高度以及墙与墙之间的距离，可以使墙之间存在各式 各样的能级分布。根据量子力学原理，能
红外探测器简介
红外探测器设计研发部-平一、红外探测器市场以及应用领域红外探测技术目前主要分为近红外、中红外和远红外三种研究领域。
其中，中红外探测技术由于中红外线的高强度和高穿透性，应用最为广泛，研究也最为成熟；远红外的主要优点就是其穿透性，可用于探测、加热等，应用也比较广泛。
近红外，由于其包含氢氧键、碳氢键、碳氧键等功能键的特征吸收线。
大气中的水气、二氧化碳、大气辉光等也集中在这个波段。
特有的光谱特性使得短波红外探测器可以在全球气候监测、国土资源监测、天文观测、空间遥感和国防等领域发挥重大作用。
红外探测器广泛应用于军事、科学、工农业生产和医疗卫生等各个领域，尤其在军事领域，红外探测器在精确制导、瞄准系统、侦察夜视等方面具有不可替代的作用。
随着红外探测技术的飞速发展，红外探测器在军事、民用等诸多领域都有着日益广泛的应用。
作为高新技术的红外探测技术在未来的应用将更加广泛，地位更加重要。
小型红外探测器是受价格驱动的商品市场，而中型和大型阵列探测器则是受成本和性能驱动的市场，并且为新产品提供了差异化的空间。
但是在每种红外探测器技术（如热电/热电偶/微测辐射热计）之间存在着巨大的障碍。
由于这些技术都是基于不同的制造工艺，如果没有企业合并或收购，很难从一种技术转换到另外一种技术。
红外探测器已进入居民日常安防中，其中主动式红外探测器遇到树叶、雨、小动物、雪、沙尘、雾遮挡则不应报警，人或相当体积的物品遮挡将发生报警。
主动红外探测器技术主要采用一发一收，属于线形防，现在已经从最初的单光束发展到多光束，而且还可以双发双收，最大限度地降低误报率，从而增强该产品的稳定性，可靠性。
据美国相关公司市场调研分析师预测，全球军用红外探测器需求额有望在2020年达到163. 5亿美元，复合年均增长率为7. 71%。
红外探测器按探测机理可分为热探测器和光子探测器，按其工作中载流子类型可以分为多数载流子器件和少数载流子器件两大类，按照探测器是否需要致冷，分为致冷型探测器和非致冷型探测器。
航天772所2023年产品手册
航天772所2023年产品手册尊敬的客户：感谢您选择航天772所的产品。
作为一家拥有多年航天科技研发经验的企业，我们一直致力于为客户提供高品质、高性能的航天产品。
2023年，我们将再次向您展示我们的创新力和专业水准。
在这一年的产品手册中，我们将详细介绍我们即将推出的几款重要产品。
1.空间探测器系列我们在2023年推出的空间探测器系列是为了满足对近地轨道或深空探测任务的需求而设计的。
这些探测器采用了最新的材料和技术，具备出色的工作性能和稳定性，能够在恶劣环境中确保探测任务的顺利完成。
我们的空间探测器系列包括多功能遥感卫星、行星探测器和空间天气观测卫星等。
2.通信卫星系列我们的通信卫星系列提供了稳定、高效的卫星通信解决方案。
这些卫星具备广播、电话、互联网和数据传输等多种功能，能够满足各种通信需求。
我们的通信卫星系列包括地球同步卫星、中继卫星和导航卫星等。
3.载人航天器系列我们的载人航天器系列致力于将人类送入太空。
这些载人航天器具备舒适、安全和可靠的特性，能够满足不同载人任务的需求。
我们的载人航天器系列包括太空飞船、空间站和月球基地等。
4.小型卫星系列我们的小型卫星系列针对民用和商业市场需求而设计。
这些卫星具备小巧、灵活和经济的特点，适用于地球观测、气象监测、科学研究和通信等领域。
我们的小型卫星系列包括纳米卫星、微卫星和小卫星等。
除了以上产品系列，我们还提供一系列支持服务，包括卫星维修、技术培训和数据分析等。
我们致力于为客户提供全方位的解决方案，确保他们能够充分利用我们的产品和服务。
在未来的2023年，我们将不断努力提升产品的技术水平和质量，以满足客户不断变化的需求。
我们将秉承创新、诚信和卓越的理念，为客户提供更高品质的航天产品。
再次感谢您选择航天772所的产品。
如需进一步了解我们的产品和服务，请随时联系我们的销售团队。
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文 章编 号 ｔ １７—７５２０）５ ０３０ ６２８８ （ ６０— ４－４ ０ ０
用 于 空 间 和 地 球 科 学 研 究 的 大 规 格 窄
波 段 、多 波 段 和 宽 波 段 长 波 红 外 量 子 阱 光 电探 测 器 焦 平 面
ＩＦ Ａ Ｅ （ Ｏ Ｔ Ｌ ）／ＶＯ ．７ ＮＯ５ Ｎ Ｒ ＲＤ Ｍ Ｎ ＨＹ Ｌ２ ， ．，ＭＡ ０ ６ Ｙ２ ０
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５ Ｖ时， 探测器 的光导增 益达到 了 ０ ８。 测器 ． ．探 ９
堆 积 在 一 起 会 增 加 光 子 吸 收 。通 过 在 Ｇａ 个 束 缚 至准 束 缚 长 波红 外 量 子 阱 光 电
探 测 器试 验 结构 在 温度 Ｔ ７ 时 的 响应 光谱 ＝７Ｋ
层 中掺 Ｓ 可 在 探 测 器 中产 生基 态 电子 ．这 种 ｉ 光 敏 多量子 阱结构 夹在 ０ ＃ 厚 的顶部 和底 部 ．ｍ ５
实验 室的工 作于 ４ ｍ 一１＃ 谱 区的 ６０ ５ ２ ＃ ６ｍ ４ ｘ １ 元
窄波 段 、四波 段 和宽 波段 量 子 阱红 外光 电探 测
器焦平 面列 阵的设 计、 作和试验 结果 。 制 这些大
规 格 的焦平 面 列 阵适合 多种 应用 ，其 中包 括气
体分子 的现 场测量和遥感 、 成像 、 热 全球大气 温 度 分布监测 、 的特 性测量 、 云 天文 学以及导 弹 的 跟踪和 识别 ．
在 实 验 过 程 中 ，有 关 人 员 利 用 公 式 ｇ ＝
的 Ｇ Ａ 接触 层之 间，这 些接 触层 的掺 杂 剂 量 ａｓ
ｎ ＝ ５× １ ０＂ ａ ＿ 。， ｍ
是通 过分子 束 外延方法 生 长
ｉ／ｅＤ ｆ＋ １（ 确 定 了光 导增 益 ｇ，式 中 ￣４ｌ Ａ ／２ Ｎ） Ａ ｙ是 测量 带宽 ， Ⅳ 是 量子 阱数 ， ｉ 电流 噪 是 声 ，后 者是用 一 台光谱 分析仪 测得 的 ．在 Ｖ Ｂ＝
光 电流 收集 起来 ．由于这 种 探测 器 的 峰值 响 应 波 长 、截 止 波长 和 响应 的光 谱 宽度 可通 过 改 变
材 料层 的厚 度 和势 垒 的成 分 来连 续调 节 ，它 比
台面试验 结构 ，而 Ａ ／ ｅ ｕ Ｇ 欧姆接 触 点则通 过蒸 发被 淀积在 顶部和底部 的接 触层 上． １ 图 所示为 在 实验 中测得 的 响应 光谱 ．探 测 器 的峰值 响 应 波长为 ８ ＃ ，在偏 压 Ｖ ．ｍ ５ Ｂ＝一 ． １ Ｖ时 的峰值 响 １ 应率 为 ８ｍＡ Ｗ 。光 谱宽 度和 截 止波 长分 别为 ３ ／ △ ＝ １％ 和 Ａ ／ ０ ＝８９ ｍ ．在 偏 压 Ｖ ． ＃ Ｂ： －１１ ．Ｖ 并采用 ４。 程的情况 下， ５双 探测 器 的净 峰值 量子
２ ６ ０ ５ ２元 窄 波 段 焦 平 面 列 阵 ， ４￣１
多量 子 阱结构 的 每个 周期 都 由一个 ４） 的 ５ｔ
Ｇ Ａ （ 杂剂量 ｎ＝５ ０ ｃ ３ 阱和 一个 ５ｏｉ ａｓ 掺 ×１＂ ｍ－） ｏ； 的 Ａ０ Ｇ ｏ Ａ 势垒构 成．把许 多相 同的量子 阱 ｌ３ ａ． ｓ ． ７
况 下，这些 探测 器在 Ｖ Ｂ＝－ Ｖ和 Ｔ ２ 时呈 ２ ＝７Ｋ
现 出背景 限性能 。
了导 带量 子 阱 中基 态与第 一 受激 态之 间 的 电子
的光致激 发。 种量子 阱是 经过设 计 的， 这 因此 ， 这些 光激 载流 子 能够从 量子 阱 中逃 逸并 被 作 为
顶部 以形 成光耦合腔体 ． 利用湿化 学蚀刻技术 ，
这 种外 延生长 材料 被加工 成具 有 ２０ ｍ直 径 的 ０＃
面 列 阵 进 行 了论 证 ．
１ 引 言
本 文 中讨 论 的量子 阱红外 光 电探测 器 利用
在半绝缘 Ｇ Ａ 衬底上 的． ａｓ 然后 ， 一层 ０ ＃ ． ｍ厚的 ７
ＧＡ ａ ｓ帽层和 ３ｏｉ 的 Ａ ０ Ｇ ｏ Ａ 阻蚀 层 （ ｏ； 厚 ｌ３ ａ． ｓ ． ３ 前 者在后 者的上面） 以原位方式 生长在器件 结构 的
效率 为 １ ％ 。这 种较低 的量子 效率 归 因于较低 ． ４ 的光导 增 益和较 低 的工 作 偏 压 。较 低 的工 作偏 压 可消 除暗 电流 ．
非本 征掺 杂 的半导 体 红外探 测 器具 有更 大 的灵 活性 。 近来 ， 们更 关心大 规格 的量子 阱红 外光 人 电探 测器 焦平 面 列 阵 。本 文讨 论 美 国 喷气 推进
全 一致 。值 得 指 出 的是 ，在 背 景 限性 能 的状 态
下 ， 测器 的性 能与光 导增益 无关，它 只与 吸收 探 量子效 率 有关 。
的峰值 探测 率被 定 义为 Ｄ ＝Ｒ Ａ ／ ｐＡ Ｃ － ｉ ￣ ，其 中Ｒ Ｐ是峰值 响应率 ， Ａ是探测 器的面积 ， Ａ＝
摘 要 ：本 文对 一个 ６０ ５２ 的长 波长截 止 窄波 段 （ ≈１％ 量子 阱红外 光 电探 ４ｘ １ 元 △／ ０） 测器 焦平 面列 阵、一个在 ４ ｍ 一１＃ 谱 区有 四个 波段 的量 子 阱红 外光 电探 测器 焦平 ＃ ６ｍ 面列 阵和 一个截 止 波长 为 １． ｍ 的宽 波段 （ Ａ Ａ ４ ％ 量子 阱红外 光 电探测 器 焦平 ５＃ ４ Ａ ／ ２ ）
３ １ × １ ４ｃ ．４ ０－ ｍ
。
在 偏 压 Ｖ ＝－ＩＩ 和 温 度 Ｔ Ｂ ． Ｖ －
６Ｋ时测得 的峰值 探测率为 １ １¨ ｍ ５ × ０ ｃ
／ 。 ｗ
图 ２所示 为探 测 率与 偏 压 的关 系 以及 随 温度 的
变化 。在背 景温 度 为 ３ ０ ０ Ｋ并采 用 ｆ ／ ２光具 的情