作者单位
摘要
1 昆明理工大学 理学院,云南 昆明 650091
2 云南大学 物理与天文学院,云南 昆明 650091
本文系统报道了基于InAs/GaSb Ⅱ类超晶格(T2SLs)的长波红外探测器的研究进展。从衬底、材料生长以及器件性能角度对比分析了基于GaSb、InAs 衬底的各种器件结构的优缺点。分析结果表明,以InAs 为衬底、吸收区材料为InAs/InAs1-xSbx、PB1IB2N 型的结构为相对优化的器件结构设计,结合ZnS 和Ge 的多层膜结构设计或者重掺杂缓冲层,同时采用电感耦合等离子体(inductively coupled plasma)干法刻蚀工艺,该器件的50%截止波长可达12 ?m,量子效率(quantum efficiency)可提升到65%以上,暗电流密度降低至1×10-5 A/cm2。并归纳总结了InAs/GaSb T2SLs 长波红外探测器未来的发展趋势。
InAs/GaSbⅡ类超晶格 器件结构 暗电流 量子效率 结构优化 InAs/GaSb type-II superlattices, device structure, 
红外技术
2023, 45(8): 799
史衍丽 1,2李云雪 1,2白容 1,2刘辰 1,2[ ... ]付全 3
作者单位
摘要
1 云南大学 物理与天文学院,云南 昆明 650000
2 云南大学 量子信息重点实验室 ,云南 昆明 650000
3 云南贵金属实验室有限公司,云南 昆明650000
InP/InGaAs短波红外单光子探测器(SPAD)是目前制备技术较为成熟且获得广泛应用的单光子探测器,通过半导体热电制冷(TEC)即可达到的工作温度(−40 ℃左右),具有体积小、成本低,方便安装和携带的应用优势;另外,基于常规半导体二极管的芯片制造工艺很容易实现大面阵单光子阵列,除了探测信号,还具备三维数字成像功能。国外包括美国、瑞士、意大利、韩国、日本等对InP/InGaAs SPAD进行了长期持续的研究,目前已研制出单管的货架产品,性能还在不断的优化和改进之中,其单光子探测器阵列呈现了清晰的三维成像效果,正在逐步应用。国内包括重庆光电技术研究所、中国科学院上海技术物理所、西南技术物理研究所、中国科学技术大学、云南大学等对InP/InGaAs SPAD芯片先后进行了器件设计和器件制备研究,目前单管的性能已经达到与国外报道相当的性能。国内单光子探测器阵列的研究获得了一定的进展,但芯片规模和器件性能有待提升。文中对国内外InP/InGaAs短波红外单光子探测器的发展,在设计和研制中存在的问题,以及近10年来的优化改进进行了介绍,重点介绍了高温、高速以及单光子焦平面阵列的发展,并结合新颖的离化工程和新的材料体系发展,分析了未来的短波红外单光子探测器的发展趋势。
短波红外 单光子探测器 InP/InGaAs 高温 高速 单光子焦平面 shortwave infrared single-photon detector InP/InGaAs high temperature high speed single-photon focal plane arrays 
红外与激光工程
2023, 52(3): 20220908
作者单位
摘要
1 北京空间机电研究所,北京 100094
2 西南技术物理研究所,四川 成都 610041
3 云南大学物理与天文学院,云南 昆明 650091
为了论证单光子成像技术天基应用可行性,分析了光学系统后向散射影响消除、单光子雪崩光电探测噪声抑制、自由运行模式等关键问题。基于偏振滤波理论、泊松统计滤波理论,选取重尾型脉冲激光函数,采用蒙特卡罗仿真方法,构建了星载单光子计数成像系统仿真模型,并仿真了不同轨道高度、不同重复次数和门控时间间隔条件下的光子计数结果。结果表明,脉冲激光回波光子计数波形与发射波形相近,仿真情况与实际相符,单光子成像距离存在阈值,当重复次数低于开门次数时,存在漏检现象。根据本研究的参数设置,在500 km的轨道高度上,当重复次数为2000、开门次数为2000时,激光测距精度可达0.09 m。所提相关方法可以为星载单光子计数成像系统指标分配和在轨参数调整提供技术支撑。
成像系统 单光子成像 时间相关单光子计数 蒙特卡罗仿真 单光子雪崩光电探测器 星载 
激光与光电子学进展
2022, 59(16): 1611001
作者单位
摘要
1 云南大学物理与天文学院,云南昆明 650091
2 云南大学量子信息重点实验室,云南昆明 650091
3 昆明理工大学理学院,云南昆明 650093
雪崩光电二极管(APD)因为其高灵敏度和高增益带宽的优势已被广泛应用在高比特率、远程光纤通信系统中,而雪崩过程中产生的过剩噪声直接影响到 APD的信噪比,因此,研究过剩噪声对 APD性能的提升具有重要意义。目前,国内外测试雪崩光电二极管过剩噪声的方法主要有直接功率测量法和相敏探测法,本文对这两种测试方法和其优缺点进行了分析,并介绍了最新的改进测试思路。同时,还总结了降低过剩噪声的 3种方法: 选择低碰撞电离系数比的材料,降低倍增层厚度和采用 APD碰撞电离工程来降低噪声。
雪崩光电二极管 过剩噪声因子 相敏探测法 碰撞电离工程 avalanche photodiodes, excess noise factor, phase- 
红外技术
2022, 44(4): 343
马旭 1,2李云雪 1,2黄润宇 1,2叶海峰 1,2[ ... ]史衍丽 1,2,*
作者单位
摘要
1 云南大学 物理与天文学院,云南 昆明 650091
2 云南大学 云南省量子信息重点实验室,云南 昆明 650091
短波红外波段作为“大气透过窗口”之一,探测器工作在该波段能获得目标更多的辐射能量。另外,短波红外对近室温目标的探测成像类似于可见光的反射式成像,一方面拥有中长波红外探测缺少的细节分辨能力,另一方面具有穿透烟雾进行成像等可见光探测不具备的能力。随着短波红外探测器在**、民用领域的广泛应用,对短波红外探测器的性能、成本提出了更高的要求,InGaAs探测器由于高达约70%~90%的量子效率、室温下约8000 cm2/(V·s)的高迁移率,以及高灵敏度、高速响应、低成本的应用优势,是目前短波红外探测器的最佳选择。为了进一步扩展波长、提高分辨率、降低成本,发展了基于II类超晶格、胶体量子点、硅基材料等新材料和新工艺的短波红外探测器。文中对美国、法国、以色列、中国等国内外短波红外探测器的发展现状进行了归纳整理,对有关短波红外探测器的新材料和新工艺进行了报道,最后探讨分析了短波红外探测器的未来发展趋势。
短波红外 红外探测器 InGaAs 胶体量子点 II类超晶格 硅基短波红外探测器 SWIR infrared detector InGaAs colloidal quantum dots type-II superlattices Si-based SWIR 
红外与激光工程
2022, 51(1): 20210897
黄润宇 1,2,**赵伟林 1,2曾辉 1,2李再波 1,2[ ... ]江云天 3
作者单位
摘要
1 云南大学物理与天文学院, 云南 昆明 650091
2 云南大学云南省量子信息重点实验室, 云南 昆明 650091
3 96901部队24分队, 北京, 100094
InP/InGaAs 单光子探测器经过近40年的发展,其主要性能指标探测效率达到了60%,暗计数率在20 kHz以内(-20 ℃温度下),时间抖动、后脉冲以及光子计数率也在进一步提高,目前已经获得百ps以内的时间抖动,后脉冲概率1%~5%,光子计数率达到GHz。进一步的性能提升需要考虑具有更小离化系数比和过剩噪声的材料系统,以及具有多增益放大并能对雪崩增益进行控制和调节的器件,在减小后脉冲的同时维持一定的器件增益;波长进一步扩展,以提供更多的波长选择;芯片内部集成自淬灭以简化电路,同时实现自由运行单光子探测,并易于集成到盖革模式单光子焦平面阵列。本文对常规SAGCM(分离吸收、缓变、电荷层、倍增结构)的InP/InGaAs单光子探测器的最新发展,以及基于该技术发展的新器件技术进行了报道和介绍。
探测器 单光子探测器 InP基雪崩光电二极管 短波红外 阵列 
激光与光电子学进展
2021, 58(10): 1011009
史衍丽 1,2,*朱泓遐 1,2杨雪艳 1,2曾辉 1,2[ ... ]王伟 1,2
作者单位
摘要
1 云南大学 物理与天文学院, 云南 昆明 650091
2 云南大学 云南省量子信息重点实验室, 云南 昆明 650091
基于InGaAs/InP材料的雪崩二极管探测器工作响应波段范围0.9~1.67 μm, 在盖革模式下探测效率较高, 具有单光子量级的灵敏度, 通过配置不同的偏置电路, 可工作在门控和自由运行模式。目前主要采用门控模式的工作方式, 门控模式可应用于光子到来时间已知的量子密钥分发。在激光测距、激光雷达成像等应用中当光子到达时间是未知的条件下, 器件需工作在自由运行模式下。通过内部集成或片上集成自淬灭器件, 探测器本身具有自淬灭或自恢复功能, 无需外部淬灭电路, 可工作在自由运行模式, 大大拓展了InGaAs/InP单光子探测器的应用领域, 同时对制备单光子探测器阵列具有优势。另外, 采用InGaAs/GaAsSbⅡ类超晶格材料作为雪崩二极管的吸收层, 可将探测器的截止波长进一步扩展为2.4 μm。首先对盖革模式APD进行了介绍, 在此基础上对当前发展的自由运行模式以及扩展波长的InP基单光子探测器原理和性能进行了详细的阐述。
InP基 雪崩光电二极管 单光子探测器 盖格模式 自由运行模式 自淬灭 负反馈 InP-based avalanche photodiode single photon detector Geiger mode free running mode self-quench negative feedback 
红外与激光工程
2020, 49(1): 0103005
王健 1,2,*刘辰 1,2朱泓遐 1,2曾辉 1,2[ ... ]史衍丽 1,2
作者单位
摘要
1 云南大学物理与天文学院,云南昆明 650091
2 云南大学量子信息重点实验室,云南昆明 650091
对 nBn势垒型 InAsSb/AlAsSb中波红外探测器材料进行了系统深入的理论研究。通过理论计算势垒层的厚度、组分和掺杂等结构参数对器件能带结构、暗电流和光电流的影响,分析了势垒性的温度特性、器件输运特性,揭示了 nBn势垒型中波红外探测器高温工作的机制,探索降低器件暗电流的方法。完成 nBn势垒型锑化物材料系统的优化设计,为高温工作的锑化物中波红外探测器研制提供理论基础和支持。
锑化物 中波红外探测器 输运特性 InAsSb bariodes nBn nBn MWIR carrier transportation 
红外技术
2019, 41(5): 400
作者单位
摘要
1 云南大学物理与天文学院,云南 昆明 650091
2 云南省量子信息重点实验室,云南 昆明 650091
高性能InP/InGaAs 宽光谱探测器将前截止波长延伸到0.9 ?m 之前,实现可见/短波双波段探测,大大丰富了探测目标的信息量,提高对目标的识别率。本文采用InP/InGaAs 宽光谱探测器相机,通过设置一系列伪装实验,对比不同伪装目标的可见光波图像与短波红外图像的差异,重点探究短波红外对伪装目标的识别特性。通过实验结果发现:短波红外对一定厚度塑料、硅胶、皮肤具有穿透性;颜料、染料等同色不同材质的物体对短波红外具有选择性吸收,基于以上特性,短波红外体现了较好的伪装识别效果。在成像对比实验的基础上,进一步选择伪装效果对可见光和短波红外具有明显差异的实验样品,分别测量了它们对短波红外和可见光的反射率等参数,以深入地分析和理解短波红外识别伪装的机理。
短波红外 可见光 InP/InGaAs 探测器 伪装 SWIR visible band InP/InGaAs detector camouflage recognition 
红外技术
2017, 39(10): 873
作者单位
摘要
昆明物理研究所, 云南昆明 650223
利用射频溅射方法制备了非晶态 Hg1-xCdxTe薄膜(x=0, 0.22, 0.50, 0.66, 1), 在 80 K~300 K温度范围内, 研究了 Cd组分 x对暗电导的影响。当温度 T>210 K时, 随着 Cd组分增加, 暗电导减小; 当温度 T<210 K, 随着 Cd组分增加, 则暗电导增大; 当温度 T=210 K时, 暗电导几乎与 Cd组分无关。这可能是由于随着 Cd组分增加, 薄膜中的缺陷增加所致。 a-Hg1-xCdxTe(x=0、0.22、0.50、 0.66和 1)薄膜中存在扩展态电导和局域态电导, Cd组分 x越大, 两种导电机制的转变温度 Tm也越高。在 T=300 K时, 利用暗电导的激活能估算出了非晶态 Hg1-xCdxTe薄膜的迁移率隙 Eg, 随着 Cd组分 x增加, 迁移率隙 Eg微弱减小。
非晶态半导体 非晶态碲镉汞 暗电导 导电机制 amorphous semiconductors amorphous HgCdTe dark conductivity conduction mechanisms 
红外技术
2017, 39(1): 32

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