高性能PtS_(2)/MoTe_(2)异质结红外光电探测器

由于光电探测器的工作性能直接关系到系统数据采集质量,为此,对高性能PtS_(2)/MoTe_(2)异质结红外光电探测器进行了研究。通过选取材料、试剂和设备制作了PtS_(2)/MoTe_(2)异质结红外光电探测器。搭建探测器性能测试环境,并利用光响应度、探测率、响应时间和光电导增益4个指标,分析探测器性能。结果表明,随着测试时间的推移,PtS_(2)/MoTe_(2)异质结红外光电探测器的光响应度数值始终处于5 A/W限值以上;无论对采集何种材质反射的红外光,探测器探测率均大于10 cm·Hz1/2 W^(-1);无论光生电流是处于上升还是下降时间,其响应时间始终在限值150μs以下;光电导增益值保持在80%以上。

基于硅/二维层状材料异质结的红外光电探测器研究进展

红外光是一种频率介于微波和可见光范围之间的电磁波,在光通信、人工智能、医用治疗、军事探测和航空航天等领域具有广泛的应用。硅的带隙为1.12 eV,导致硅基光电探测器的截止波长短(约1.1 mm)。近年来,研究发现了新型二维层状材料,它们具有带隙可调、载流子迁移率高、光谱响应宽、暗电流低、稳定性高以及制备工艺与互补金属氧化物半导体(Complementary metal oxide semiconductor, CMOS)工艺兼容等诸多优点,引起了研究人员的广泛关注。通过将硅与二维层状材料结合,能够有效地将硅基光电探测器的探测波段向波长超过1.1 mm的红外光波段拓展。本文着重介绍了近年来可探测波长超过传统硅光电探测器的基于硅/二维层状材料异质结的光电探测器在近红外和中红外光波段的研究进展并展望了其发展前景。

基于范德瓦尔斯材料的红外光电探测器研究进展

近年来,基于二维范德瓦尔斯材料的本征吸收、能带调制、结构设计以及新原理的红外光电探测器展现了巨大的潜力,并取得了突出的研究成果。对该领域的研究进展进行系统总结和分析,有助于进一步促进范德瓦尔斯材料在红外光探测领域的应用。基于此,本文首先概述了红外光电探测器的发展历程和分类。进而,重点总结并分析了范德瓦尔斯材料在红外光电探测器的红外光响应机制。在此基础上,进一步阐述了范德瓦尔斯材料红外光电探测器的性能优化方法、机制和进展。最后,对二维范德瓦尔斯材料在红外光探测器领域存在的问题和未来发展方向作了系统总结和展望。

具有变革性特征的红外光电探测器

现代红外光电探测技术有着近八十年的历史.从二战期间第一个可实用PbS红外探测器到第三代红外光电探测器概念的提出,红外光电探测技术经历了翻天覆地的变化.以碲镉汞、锑化铟、铟镓砷为代表的传统红外光电探测器已在军事、遥感、通信、生命科学和宇宙探索等领域发挥着至关重要的作用.随着人类对光电探测不断增长的需求,尤其近几年来在人工智能、大数据、智慧城市等方面对红外信息的探测和智能感知有着强烈的需求,大幅降低红外光电探测器的尺寸(size)、重量(weight)、功耗(power)和价格(price),以及提高探测器的性能(performance)迫在眉睫.因此,要满足上述需求,必须要寻找具有变革性特征的红外光电探测器件.当前红外探测器正处于新旧更迭的时代,一大批新型红外光电探测器涌出.本文系统地介绍了一些具有变革性特征的红外探测器前沿内容,主要包括:人工光子微结构调控的新型红外探测器、基于能带工程的红外探测器、新型低维材料红外探测器,以及传统红外探测器的新方向.最后,展望了红外光电探测未来发展面临的机遇和挑战.

红外光电探测器的前沿热点与变革趋势

红外光电探测技术通常工作在无源被动的传感模式,具有作用距离远、抗干扰性好、穿透烟尘雾霾能力强、全天时工作等优点,在航天遥感、军事装备、天文探测等方面都有广泛应用。至今,二代、三代红外光电探测器已大规模进入装备,高端三代也在逐步推进实用化,并出现了前沿前瞻性的新概念、新技术、新器件。本文聚焦国内外的红外技术研究现状,重点介绍红外光电探测器当前的研究热点与未来的发展趋势。首先,介绍针对战术泛在化、战略高性能的SWaP^(3)概念。其次,综述以超高空间分辨率、超高能量分辨率、超高时间分辨率、超高光谱分辨率为特征的高端三代红外光电探测器,分析挑战光强探测能力极限的红外探测器的技术特征与实现方法。然后,论述基于人工微结构的四代红外光电探测器,重点介绍偏振、光谱、相位等多维信息融合的实现途径与技术挑战。最后,从片上数字化升级为片上智能化的角度,探讨未来极具变革性趋势的红外探测器。

红外光电探测器的激光损伤分析

分析了国内外有关红外光电探测器激光损伤阈值的大量测量数据。讨论了激光损伤探测器的机理以及目前尚未解决的问题。比较了高重复频率脉冲激光和连续波激光对探测器的损伤效果。分析表明 ,在相同平均功率的条件下 ,高重复频率脉冲激光与连续波激光相比 。

PbS/并五苯场效应晶体管红外光电探测器

合成了尺寸均匀、分散性好,且吸收峰在近红外光谱区的硫化铅(PbS)量子点(QDs),并将其作为红外光吸收源与易于成膜且电学性能优良的有机化合物并五苯(Pentacene)相结合,形成量子点/并五苯复合薄膜作为有源层,采用顶栅底接触型水平场效应晶体管(FET)结构制备了红外光电探测器Au(S,D)/PbS QDs/Pentacene/PMMA/Al(G)。测试了暗态和980 nm波长激光照射下器件的电学参数和探测参数;探究了器件中载流子的传输机制;得到了电学和探测性能优良的PbS量子点/并五苯复合薄膜FET红外光电探测器,在辐照度为0.1 mW/cm^2的红外激光照射下,器件的响应度达到49.4 mA/W,对应探测率为1.7×10^11 Jones。

Si基多层Ge量子点近红外光电探测器研制

采用超高真空化学气相沉积(UHV/CVD)技术在Si衬底上外延生长了PIN结构多层Ge量子点探测器材料。PIN探测器结构由N型Si衬底,多层Ge量子点吸收区,和原位掺杂P型Si盖层构成,电极分别制作于N-Si和P-Si上,以获得好的欧姆接触。制备的Si基Ge量子点光电探测器具有较低的暗电流密度(-1 V偏压下为7.35×10-6A/cm2),与Si相比,探测波长延伸到1.31μm波段。

红外光电探测器在静电对靶喷雾中的应用

详细介绍了红外光电探测器,以及用红外光电探测器探测棉花的位置,实现对靶喷雾的设计。

多维度红外光电探测器

红外光电探测器可以获取目标反射和自发的红外辐射,具有抗干扰性强、全天候观测、探测距离远、分辨率高等优点,在国防、通信、遥感、航天等领域中扮演着不可替代的角色。从20世纪40年代第一代低像素探测器的应用到90年代末第三代SWaP^(3)概念的提出,红外光电探测器正经历着变革性发展。专注于阵列规模、灵敏度、分辨率等性能指标提高的传统光电探测器利用光强度信息进行成像,无法满足未来目标多样化、环境复杂化、任务多元化等发展需求。多维度光信息的获取为提升红外探测器性能提供了新途径,除强度信息外,通过红外光电探测器可以获取光的波长、动量、偏振和相位等本征信息,也可利用光的传输时间获取光程信息。本文面向多维度红外探测发展需求,聚焦波长、偏振、光程和相位四个方面的特征,从新原理、新材料、新结构等方面综述了近年来多维度红外光电探测器的研究进展,进而提出对多维度红外探测器发展方向的思考和展望。

非制冷红外光电探测器真空封装用金属外壳设计

非制冷红外光电探测器在军、民两个领域已有广泛的应用,光电金属外壳是非制冷红外光电探测器的重要部件。与国外相比,我国光电金属外壳技术水平还相对较低,而该电路封装的技术指标要求很高,其对结构也有特殊的要求。为此,我们组织人员为该光电探测器研制完成了一种新结构的真空封装金属外壳。本文将阐述该光电外壳研制过程中设计、工艺等研究内容。

1.52μm红外光电探测器

利用ＰｔＳｉ与Ｐ－Ｓｉ接触，研制成功肖特基势垒红对光电探测器（简称ＰｔＳｉ／Ｐ－ＳｉＩＲ－ＳＢＤ）。在液氮温度（７７Ｋ）下，对１．５２μｍ红外光，它的灵敏度为２．６９×１０－２Ａ／Ｗ，量子效率为２．４％，反偏４Ｖ时的漏电流为５×１０－５μＡ。此外，对ＰｔＳｉ／Ｐ－ＳｉＩＲ－ＳＢＤ的量子效率进行了计算机模拟计算。

原位制备Ti_(3)C_(2)T_(x)/Si肖特基近红外光电探测器

溶液法合成的MXene材料在大规模均匀制备光电器件方面面临挑战,物理气相沉积方法为MXene材料的制备和光电器件的原位制备提供了新的途径。采用脉冲激光沉积(PLD)技术和酸化处理的方法在硅衬底上合成了高质量Ti_(3)C_(2)T_(x)薄膜,并以此高电导率的Ti_(3)C_(2)T_(x)为接触电极,成功地原位制备了Ti_(3)C_(2)T_(x)/Si肖特基二极管。光电特性表征结果表明,制备的器件具有优异的近红外响应的特性。在波长980 nm入射光辐射下,器件的响应度高达91.4 mA/W,上升时间和下降时间分别为11.9μs和60.0μs。Ti_(3)C_(2)T_(x)/Si肖特基近红外光电探测器被用作光容积描记术(PPG)传感器,由于其优异的近红外响应特性降低了环境中可见光的干扰,采集的PPG脉搏波相较于商用器件更加稳定可靠,所测心率与商用袖带式血压计测量结果相当。提出的原位制备器件方法为MXene基光电探测器的研制提供了重要参考。

衍射光栅耦合红外光电探测器[美国专利US6828642 （2004年12月7日授权）]

本发明提供一种高性能衍射光栅耦合红外光电探测器．该光电探测器包括一个三维衍射光学共振腔，这个三维衍射光学共振腔是由一个能在某个红外波长范围内共振的衍射光栅构成的．通过在整个光电探测器上放置少量p／n结，由于结面积的减少，该光电探测器的热噪声可以得到降低．在保持信号响应的情况下，通过降低噪声，该光电探测器在给定工作温度下的灵敏度会得到提高。

日本研制成高性能256×256长波量子点红外光电探测器

量子点红外光电探测器（QDIP）由于可以用成熟的常规GaAs工艺制备，近年来已受到人们的广泛关注。它不仅能够探测正入射光，而且还能在较高的温度下工作。这些都是量子阱红外光电探测器（QwIP）所难以比拟的。

具有偏压可调量子点的光谱自适应红外光电探测器(下)

4实验结果 新墨西哥大学的研究人员制作了两个分开的量子点红外光电探测器,它们在本文中被称为QDIP 1198和QDIP 1199.这两个器件的由偏压控制的光谱响应集已经测得,并在后处理技术中被用来产生具有可变FWHM和可变中心波长的模拟可调光谱响应.如图5所示,这两个探测器的光谱响应略有不同.

偏振和波长可选择的接线耦合红外光电探测器

本发明提供一种用于探测入射红外辐射的偏振或波长的光电探测器。这种对偏振灵敏的光电探测器是用两组接线及相应的腔体进行工作的，其中，第一组接线及腔体由具有第一种偏振的红外辐射产生共振，而第二组接线及腔体则由具有第二种正交偏振的红外辐射产生共振。因此，它能输出分别与第一、第二种偏振成正比的两种信号。

具有偏压可调量子点的光谱自适应红外光电探测器(上)

量子点红外光电探测器的光谱响应呈现出一种与偏压有关的变化.本文介绍一种新的信号处理技术,该技术利用这种与偏压有关的光谱变化来综合处理被调到用户规定的一个宽光谱范围内的测量结果。这种技术基于两个步骤,首先,通过量子点红外光电探测器的一族偏压控制光谱(对应一组预选的偏压)的加权重叠,最恰当地逼近理想的光谱响应。其次,对要探测的物体进行多次测量(按规定的偏压,每一种偏压测量一次),然后把测量结果与同样的权重线性地结合起来.实验证明,这种技术能够产生单峰响应,在3μm-8μm光谱范围的每一个中心波长处,单峰响应都有一个可调的FWHM(小到△λ≈0.5μm)。与原始的量子点红外光电探测器的光谱分辨率相比,这样的光谱分辨率要高出3倍.

异质结远红外光电探测器 美国专利US7253432（2007年8月7日授权）

本发明提供一种用于探测远红外光学信号的光电探测器及方法。在本发明的一种结构中，光电探测器有许多个N势垒，这里的N是一个大于1的整数。每个势垒是一层材料。该材料由第一、第二种Ⅲ族元素及第一种V族元素制成，它可以用带隙来表征。该光电探测器还有许多个N-1发射极，