1 北京理工大学光电学院，北京 100081
2 昆明物理研究所，云南 昆明 650223
3 云南省先进光电子材料与器件重点实验室，云南 昆明 650223
4 中国科学院半导体研究所固体照明研究开发中心，北京 100090
提出一种在AlGaN基 PIN 器件的p-GaN表面上沉积Pt，形成肖特基势垒（SB）-PIN 异质结器件，器件的能带和载流子的输运发生了变化，这种新型光电探测器实现了双波段紫外探测，可分别工作在光伏和光电导模式下。器件在 275 nm波长的紫外光照射的负偏置电压下，工作模式为光伏探测，当入射光功率密度为 100 μW/cm2，偏置电压为-10 V时，器件得到最大响应度（0.12 A/W）；当偏置电压为-0.5 V时，器件得到最大探测率（1.0×1013 cm·Hz1/2·W-1）。器件在正偏置电压工作模式下可作为高响应、高增益的光电导探测器，当偏置电压为+10 V 时，用275 nm 和365 nm 波长的紫外光照射（光功率密度为100 μW/cm2），器件的响应度分别为10 A/W 和14 A/W，外量子效率分别为4500%和 4890%。所设计的双波段多功能器件将极大地扩展基于AlGaN的紫外探测器的用途。
探测器 双波段紫外探测器 AlGaN 异质结 响应度
1 昆明物理研究所，云南 昆明 650223
2 华中科技大学 能源与动力工程学院，湖北 武汉 430074
高工作温度红外探测器组件是第三代红外探测器技术的重要发展方向，可用于高工作温度红外探测器的基础材料主要有锑基和碲镉汞两大类。介绍了昆明物理研究所在高工作温度红外焦平面探测器组件方面的最新研究进展，其中基于碲镉汞材料p-on-n技术研制的高工作温度中波640×512探测器组件在150 K温区性能优异，探测器的噪声等效温差（NETD）小于 20 mK，配置了高效动磁式线性制冷机的高温探测器组件（IDDCA结构），质量小于270 g，探测器组件光轴方向长度小于70 mm（F4），室温环境下组件稳态功耗小于2.5 Wdc，降温时间小于80 s，声学噪声小于27 dB，探测器光轴方向自身振动力最大约1.1 N。目前正在进行环境适应性和可靠性验证，完成后就可实现商用量产。
高工作温度器件 碲镉汞 锑砷铟 p-on-n high operating temperature (HOT) detectors HgCdTe InAsSb p-on-n 红外与激光工程
2023, 52(1): 20220462
计算了不同温度下由辐射复合和俄歇复合决定的InAsSb材料的载流子寿命，结果表明，低温下n型InAsSb材料的载流子寿命受限于辐射复合过程，而高温下InAsSb材料的载流子寿命取决于Auger 1复合过程。讨论了势垒阻挡型器件的暗电流解析模型及暗电流抑制机理，通过在nBn吸收层的另一侧增加重掺杂的n型电极层形成nBnn+结构对吸收区内的载流子进行耗尽，吸收区少数载流子浓度降低约两个数量级，从而进一步降低器件暗电流。成功制备了InAsSb-基nBnn+器件，150 K下器件暗电流低至3×10-6 A/cm2，采用势垒结构器件的暗电流解析模型对150 K下器件的暗电流进行拟合分析，结果表明由于势垒层为p型掺杂，在吸收层形成耗尽区，导致器件中的产生复合电流并没有完全被抑制，工作温度低于180 K，器件暗电流受限于产生复合电流，工作温度高于180 K，器件暗电流受限于扩散电流。
铟砷锑 高工作温度 势垒 中红外 InAsSb high operating temperature barrier mid-infrared
1 昆明物理研究所, 云南 昆明 650223
2 云南大学 材料与能源学院, 云南 昆明 650500
3 云南省先进光电材料与器件重点实验室, 云南 昆明 650223
黑硅作为一种新型光电材料, 在光伏太阳能电池、光电探测器、CMOS图像传感器等领域被广泛研究, 其中黑硅的光电探测技术备受关注, 近些年来也取得了重要的研究进展。本文首先简单介绍了黑硅材料的结构, 然后讨论了基于飞秒激光刻蚀法、湿法腐蚀、反应离子刻蚀法等方法制备的黑硅材料的性质。其次概述了基于以上方法制备的不同黑硅光电探测器的结构及性能, 并讨论了黑硅器件在不同领域的应用。最后对黑硅光电探测技术进行了分析与展望, 探讨了黑硅材料及器件未来的发展方向。
黑硅 光电探测器 研究进展 black silicon, photodetectors, research progress
1 昆明物理研究所, 云南 昆明 650223
2 北京理工大学先进结构技术研究院, 北京 100081
设计了一款64×64面阵规格、片上集成存储器的超高速红外焦平面数字读出集成电路,将其与中波红外焦平面探测器芯片进行了互连,成功研制出超高速64×64中波红外图像传感器。实验结果表明,所研制超高速红外图像传感器的帧频达到1 MHz,存储深度为100帧,对黑体温度呈现近似线性响应,具有优于3.6 K的温度分辨率。
图像处理 超高速成像 红外成像 高速测温 红外焦平面 光学学报
2021, 41(21): 2136001
锑基红外光敏材料具有优越的光电转换效率，材料结构稳定、可生产性强，并具备低暗电流和高工作温度（HOT）的优势，符合未来红外探测系统小尺寸、轻重量、低功耗（SWaP）的要求。目前，工程化研制高工作温度红外探测器的锑基材料主要有3 类：InSb、锑基II 类超晶格和InAsSb，国外已报道了640×512、1024×1024 和2040×1156 规格的焦平面阵列，工作温度提高到150 K 以上。本文从材料特性和器件结构、像元尺寸及工艺技术来阐述国内外锑基高工作温度红外探测器的研究状况。
高工作温度（HOT） II 类超晶格 high operation temperature（HOT） SWaP SWaP InAsSb InAsSb InSb InSb Type-II superlattice
利用碲镉汞（HgCdTe）体晶材料，采用HgCdTe 材料拼接技术、磨抛技术等成熟的探测器芯片制备工艺以及三级热电制冷技术，设计并研制出了热电制冷型13 元HgCdTe 中波红外光导探测器。在－50℃时，峰值电压响应率可达2.7×104 V/W，峰值探测率达到2.3×1010 cm·Hz1/2·W－1，响应波段在3.0～4.6 μm 之间，峰值响应波长为4.2 μm。
红外探测器 碲镉汞 热电制冷 infrared detectors HgCdTe thermoelectric cooled
分析了光伏 InSb探测器响应时间与量子效率、反向饱和电流的关系,设计出量子效率为0.61～0.56、响应时间为 20～60 ps的锑化铟(InSb)红外探测器,实验制备了台面 p＋-on-n结构的探测器。通过 I-V、C-V测试验证了制备的器件物理参数与设计值吻合。采用脉冲响应测试了 InSb探测器的响应时间(0.3.s),由于封装和其他分布电容的限制,响应时间测试值与理论计算值存在差距。
红外探测器 锑化铟(InSb) 响应时间 量子效率 台面 PN结 infrared detector InSb response time quantum efficiency mesa PN structure
北方夜视科技集团有限公司，云南 昆明 650223
由于标准InP/In0.53Ga0.47As短波红外探测器的响应波段为0.87~1.7 μm，在高性能夜视中具有重要的应用。为了进一步利用夜天光在可见光区间的辐射能量，需要将InP/In0.53Ga0.47As短波探测器的光谱响应拓展到可见光，从而实现包含可见光和短波波段的宽光谱探测。通过特殊的材料设计和背减薄工艺，成功研制了可见光拓展的320×256 InP/InGaAs宽光谱红外探测器。采用增加滤光片的方法完成了器件在可见光、短波的成像演示，结果表明：目标在可见光、短波波段呈现出不同的特征信息，而不加滤光片的可见光拓展InP/InGaAs宽光谱红外探测器则探测到两个波段的信息，既包含目标的可见光信息同时也具有短波信息，从而实现了可见/短波双波段探测的效果，可显著提升对目标的探测能力。
光谱响应 可见光拓展 可见/短波 双波段探测 InP/In0.53Ga0.47As InP/In0.53Ga0.47As spectrum response visible-extended visible/short wavelength dual band detecting 红外与激光工程
2015, 44(11): 3177
设计了 nBn结构的 InAs/GaSb II类超晶格红外探测器, 从理论和实验两方面对 nBn器件的暗电流特性进行了研究, 研究结果表明: 理论计算的暗电流和实际测试结果趋势一致。另外, 研制了 p-i-n结构器件并与 nBn器件进行了比较, 测试结果显示: 在 77 K温度下, nBn器件的暗电流要比 p-i-n器件暗电流小 2个量级。温度升高到 150 K时, nBn器件暗电流变大 2个量级, 而 p-i-n器件暗电流变大 4个量级; nBn器件峰值探测率下降到 1/5, p-i-n器件峰值探测率下降 2个量级。可见 nBn器件适合高温工作, 适合高性能红外焦平面探测器的研制。
超晶格 暗电流 nBn nBn superlattice InAs/GaSb InAs/GaSb dark current Shockley-Read-Hall Shockley-Read-Hall
