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InAs/GaSbⅡ类超晶格长波红外探测器研究进展
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作者 田亚芳 史衍丽 李方江 《红外技术》 CSCD 北大核心 2023年第8期799-807,共9页
本文系统报道了基于InAs/GaSbⅡ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、PB1I... 本文系统报道了基于InAs/GaSbⅡ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12μm,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/cm^(2)。并归纳总结了InAs/GaSb T2SLs长波红外探测器未来的发展趋势。 展开更多
关键词 inas/gasbⅡ类超晶格 器件结构 暗电流 量子效率 结构优化
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InAs/GaSbⅡ类超晶格红外探测器量子效率计算研究 被引量:2
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作者 张磊 张亮 +2 位作者 张小雷 姚官生 彭震宇 《红外技术》 CSCD 北大核心 2016年第4期315-318,324,共5页
首先分析了量子效率计算的相关理论,然后分析利用红外中波In As/Ga SbⅡ类超晶格材料进行光伏探测器研制,在对器件进行电学性能测试及光谱响应测试基础上,利用理论分析和测试数据计算出研制器件的实际电流响应率,再将实际电流响应率与... 首先分析了量子效率计算的相关理论,然后分析利用红外中波In As/Ga SbⅡ类超晶格材料进行光伏探测器研制,在对器件进行电学性能测试及光谱响应测试基础上,利用理论分析和测试数据计算出研制器件的实际电流响应率,再将实际电流响应率与理论分析的电流响应率相比,同时消除芯片表面Si O2钝化层光学透过率的影响,计算出器件对红外波段2~6μm辐射响应的量子效率最高可达35%,达到了国外同类型器件响应的量子效率指标。本文的研究为评价In As/Ga SbⅡ类超晶格红外探测器的光电转换性能提供了一种有效的方法。 展开更多
关键词 inas/gasbⅡ类超晶格 电性能测试 光谱响应 电流响应率 量子效率
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InAs/AlSb/GaSb量子阱中的双色光吸收 被引量:1
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作者 张仲义 秦素英 魏相飞 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期930-935,共6页
为了降低噪声对InAs/GaSb量子阱作为双色电探测器性能的影响,设计性能优良的光电探测器,在InAs/GaSb量子阱中加入AlSb夹层,以减少电子和空穴在界面处的复合,从而抑制由于电子和空穴复合引起的噪声。首先应用转移矩阵方法求解薛定谔方程... 为了降低噪声对InAs/GaSb量子阱作为双色电探测器性能的影响,设计性能优良的光电探测器,在InAs/GaSb量子阱中加入AlSb夹层,以减少电子和空穴在界面处的复合,从而抑制由于电子和空穴复合引起的噪声。首先应用转移矩阵方法求解薛定谔方程得到量子阱中电子和空穴的能级和波函数,研究AlSb夹层对电子和空穴波函数的影响。应用平衡方程方法求解外加光场条件下的玻尔兹曼方程,研究所有电子和空穴跃迁通道对光吸收系数的贡献,重点研究了AlSb夹层厚度对光吸收系数的影响。结果表明:基于In As/GaSb的量子阱体系可以实现双色光吸收,加入AlSb夹层可以有效抑制电子和空穴在界面处的隧穿,从而降低复合噪声,同时AlSb夹层的加入也对吸收峰有影响。AlSb夹层的厚度达到2 nm即可有效降低电子和空穴复合噪声,双色光吸收峰在中远红外波段,为该量子阱作为性能良好的中远红外光电探测器提供理论支撑。 展开更多
关键词 双色光吸收 inas/AlSb/gasb量子阱 平衡方程方法 电子空穴复合噪声
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InAs/GaSb量子阱中太赫兹光电导特性 被引量:3
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作者 魏相飞 何锐 +1 位作者 张刚 刘向远 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第18期252-258,共7页
太赫兹技术由于具有重大的科学价值及应用前景而引起了广泛关注,其核心问题是性能优异的室温太赫兹辐射源和探测器研究.本文用半经典的玻尔兹曼方程方法研究了In As/Ga Sb量子阱系统中载流子对电磁场的响应,运用平衡方程方法求解玻尔兹... 太赫兹技术由于具有重大的科学价值及应用前景而引起了广泛关注,其核心问题是性能优异的室温太赫兹辐射源和探测器研究.本文用半经典的玻尔兹曼方程方法研究了In As/Ga Sb量子阱系统中载流子对电磁场的响应,运用平衡方程方法求解玻尔兹曼方程得到了量子阱系统中的光电导,系统地研究了量子阱结构对光电导的影响,揭示了在该量子阱系统中光电导产生的物理机制.研究发现,量子阱结构主要通过调节载流子的能级、浓度和波函数的耦合影响光电导,对称性较好的量子阱结构(8 nm-8 nm)的光电导信号更强,其峰值落在太赫兹区(0.2 THz),并且在低温下器件的性能较好,温度升高则吸收峰略有降低,且光电导峰值发生红移.研究结果表明该量子阱系统可以用作室温太赫兹光电器件. 展开更多
关键词 inas/gasb量子阱 太赫兹 光电导 平衡方程方法
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Quantum spin Hall effect in inverted InAs/GaSb quantum wells 被引量:3
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作者 Ivan Knez (1) Rui-Rui Du (1) 《Frontiers of physics》 SCIE CSCD 2012年第2期200-207,共8页
We review the recent experimental progress towards observing quantum spin Hall effect in inverted InAs/GaSb quantum wells (QWs). Low temperature transport measurements in the hybridization gap show bulk conductivity... We review the recent experimental progress towards observing quantum spin Hall effect in inverted InAs/GaSb quantum wells (QWs). Low temperature transport measurements in the hybridization gap show bulk conductivity of a non-trivial origin, while the length and width dependence of con- ductance in this regime show strong evidence for the existence of helical edge modes proposed by Liu et al. [Phys. Rev. Lett., 2008, 100: 236601]. Surprisingly, edge modes persist in spite of compa- rable bulk conduction and show only weak dependence on magnetic field. We elucidate that seeming independence of edge on bulk transport comes due to the disparity in Fermi-wave vectors between the bulk and the edge, leading to a total internal reflection of the edge modes. 展开更多
关键词 quantum spin Hall effect inas/gasb quantum wells topological insulators
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(InAs)1/(GaSb)1超晶格原子链的第一原理研究
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作者 孙伟峰 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期436-448,共13页
利用第一原理平面波赝势法,对(InAs)_1/(GaSb)_1超晶格原子链的原子结构、力学特性、电子能带结构、声子结构和光学特性进行研究,并结合密度泛函理论数值原子轨道赝势法和非平衡格林函数法计算量子输运特性.与二维层结构的(InAs)_1/(GaS... 利用第一原理平面波赝势法,对(InAs)_1/(GaSb)_1超晶格原子链的原子结构、力学特性、电子能带结构、声子结构和光学特性进行研究,并结合密度泛函理论数值原子轨道赝势法和非平衡格林函数法计算量子输运特性.与二维层结构的(InAs)_1/(GaSb)_1超晶格相比,(InAs)_1/(GaSb)_1超晶格原子链的能带结构有明显不同,在某些情况下表现为金属能带特性.对理想条件下(InAs)_1/(GaSb)_1超晶格原子链的力学强度计算表明,该结构可承受的应变高达ε=0.19.通过对声子结构的完整布里渊区分析,研究了(InAs)_1/(GaSb)_1超晶格原子链的结构稳定性.对两端接触电极为Al纳米线的InAs/GaSb超晶格原子链的电子输运特性计算表明,电导随链长和应变的改变而发生非单调变化.光吸收谱的计算结果表现出在红外波段具有陡峭吸收边,截止波长随超晶格原子链的结构而变化.预计InAs/GaSb超晶格原子链可应用于红外光电子纳米器件,通过改变超晶格原子链的结构来调节光电响应波段. 展开更多
关键词 第一原理 inas/gasb超晶格 原子链 量子输运
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InAs/GaSb量子阱的能带结构及光吸收 被引量:3
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作者 刘柱 赵志飞 +1 位作者 郭浩民 王玉琦 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第21期411-417,共7页
采用八能带K-P理论以及有限差分方法,研究了沿[001]方向生长的InAs/GaSb二类断带量子阱体系的能带结构、波函数分布和对[110]方向线性偏振光的吸收特性.研究发现,通过改变InAs或GaSb层的厚度,可有效调节该量子阱体系的能带结构及波函数... 采用八能带K-P理论以及有限差分方法,研究了沿[001]方向生长的InAs/GaSb二类断带量子阱体系的能带结构、波函数分布和对[110]方向线性偏振光的吸收特性.研究发现,通过改变InAs或GaSb层的厚度,可有效调节该量子阱体系的能带结构及波函数分布.计算结果表明,当InAs/GaSb量子阱的导带底与价带顶处于共振状态时,导带基态与轻空穴基态杂化效应很小,且导带基态与第一激发态的波函数存在较大的重叠,导带基态与第一激发态之间在布里渊区中心处的跃迁概率明显大于导带底与价带顶处于非共振状态时的跃迁概率.研究结果对基于InAs/GaSb二类断带量子阱体系的中远红外波段的新型级联激光器、探测器等光电器件的设计具有重要意义. 展开更多
关键词 inas gasb量子阱 能带结构 K-P理论
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锑基二类超晶格中波红外焦平面探测器技术 被引量:3
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作者 巩锋 马文全 +4 位作者 谭振 刘铭 王亮 张燕华 邢伟荣 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2014年第3期258-260,共3页
InAs/GaSbⅡ类超晶格以其特有的量子效率高、暗电流小、能带结构可调等材料性能和器件优势,成为第三代红外探测器技术的最佳选择之一。本文报道了中波InAs/GaSbⅡ类超晶格材料的设计、生长、器件工艺技术,制备出了高性能的128×128... InAs/GaSbⅡ类超晶格以其特有的量子效率高、暗电流小、能带结构可调等材料性能和器件优势,成为第三代红外探测器技术的最佳选择之一。本文报道了中波InAs/GaSbⅡ类超晶格材料的设计、生长、器件工艺技术,制备出了高性能的128×128中波InAs/GaSbⅡ类超晶格红外焦平面探测器,像元暗电流密度降到1.8×10-7A/cm2,量子效率达36.64%。 展开更多
关键词 inas gasb II类超晶格 128×128 像元暗电流密度 量子效率
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基于锑化物二类超晶格的多色红外探测器研究进展 被引量:3
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作者 蒋洞微 徐应强 +1 位作者 王国伟 牛智川 《人工晶体学报》 EI CAS 北大核心 2020年第12期2211-2220,共10页
近年来InAs/GaSb二类超晶格红外探测器在材料晶体结构生长、器件结构设计与成像应用方面取得了飞速发展。尤其在多色红外探测方面,二类超晶格材料以其具备的带隙可调、暗电流小、量子效率高、材料均匀性高,以及成本低等优越性能,使其逐... 近年来InAs/GaSb二类超晶格红外探测器在材料晶体结构生长、器件结构设计与成像应用方面取得了飞速发展。尤其在多色红外探测方面,二类超晶格材料以其具备的带隙可调、暗电流小、量子效率高、材料均匀性高,以及成本低等优越性能,使其逐步成为第三代红外焦平面探测器的优选材料。本文阐述了锑化物窄带隙半导体研究中心的锑化物多色红外探测器研究进展。本团队成功实现了低噪声、高量子效率以及低光学串扰的短/中、短/长、中/长、长/长、中/长/甚长波等多种高性能多色红外探测器研制。 展开更多
关键词 inas/gasb 二类超晶格 多色红外探测器 量子效率 光学串扰
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带间级联红外探测器的光电流输运与量子效率研究
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作者 白雪莉 柴旭良 +4 位作者 周易 朱艺红 梁钊铭 徐志成 陈建新 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CSCD 北大核心 2023年第6期716-723,共8页
带间级联红外探测器可以利用多级吸收区级联的方式实现高的工作温度,但不同的吸收区厚度设计方式会使得器件在不同级数吸收区中出现光生载流子的不匹配现象,从而对器件量子效率造成影响。为更好地理解带间级联探测器的级数和吸收区厚度... 带间级联红外探测器可以利用多级吸收区级联的方式实现高的工作温度,但不同的吸收区厚度设计方式会使得器件在不同级数吸收区中出现光生载流子的不匹配现象,从而对器件量子效率造成影响。为更好地理解带间级联探测器的级数和吸收区厚度对量子效率的影响,对基于InAs/GaSb II类超晶格的带间级联探测器进行了变温测试,并基于多级光电流的“平均效应”建立了工作在反向偏置电压的量子效率计算模型,通过与实际测试的量子效率对比,发现在低温条件下实验数据和计算结果拟合一致性较好,验证了多级带间级联探测器中基于内增益机制的光电流平均效应。但在高温条件下,实际的光电流低于“平均效应”的理论计算结果,这可能是由于高温下少数载流子寿命变短,在吸收区和弛豫区界面处存在光生载流子的复合机制。 展开更多
关键词 inas/gasb II类超晶格 带间级联探测器 电子增益 量子效率
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磷酸在Ⅱ类超晶格背减薄技术中的作用机理研究
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作者 王静 李海燕 +2 位作者 王晓乾 刘铭 马腾达 《云光技术》 2024年第2期1-6,共6页
文中主要针对于Ⅱ类超晶格混成芯片背减薄工艺,基于氧化铝磨料和络合剂磷酸,详细分析了磷酸在整个抛光过程中的作用机理。通过实验与理论相结合的方式,运用原子力显微镜、金相显微镜和量子化学计算等手段,讨论了磷酸基化学机械抛光液在... 文中主要针对于Ⅱ类超晶格混成芯片背减薄工艺,基于氧化铝磨料和络合剂磷酸,详细分析了磷酸在整个抛光过程中的作用机理。通过实验与理论相结合的方式,运用原子力显微镜、金相显微镜和量子化学计算等手段,讨论了磷酸基化学机械抛光液在锑化镓衬底背减薄中发挥的作用及原理,并对混成芯片减薄后的表面状态以及Ⅱ类超晶格红外探测器器件成像有所表征。实验结果表明,磷酸在抛光液中以氢原子及氧原子作为主要反应位点,与锑化镓离子发生反应,达到化学去除作用,且含磷酸抛光液抛光后有效改善了衬底表面,实现了清晰的成像效果。 展开更多
关键词 inas/gasb 背减薄 磷酸 量子化学
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新型低维结构锑化物红外探测器的研究与挑战 被引量:10
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作者 王国伟 徐应强 牛智川 《中国科学:物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2014年第4期368-389,共22页
红外光电探测器已经历了半个多世纪的发展,先后出现了机械扫描式单元及线列探测器和凝视型红外焦平面探测器两代探测器技术,并形成了一个庞大的红外探测器器件家族.近年来人们逐渐提出了以高探测率、大面阵、低成本、多光谱为技术特点... 红外光电探测器已经历了半个多世纪的发展,先后出现了机械扫描式单元及线列探测器和凝视型红外焦平面探测器两代探测器技术,并形成了一个庞大的红外探测器器件家族.近年来人们逐渐提出了以高探测率、大面阵、低成本、多光谱为技术特点的第三代红外探测器概念.锑化物红外探测材料以其具备的优越光电性能:量子效率高,暗电流小,微带带隙可调,均匀性高、成本低等,成为第三代红外焦平面探测器的最优选材料.本文回顾了近年来国内外第三代红外探测器材料与器件的研究发展历程,重点阐明了锑化物II类超晶格红外探测材料在技术上的优势及其国内外发展现状.通过分析个多个重点研究机构的技术发展历程,阐明了锑化物材料与器件研究的发展趋势,面临的挑战以及今后数年内该领域的研究重点. 展开更多
关键词 锑化物 6 1A族材料 II类超晶格 红外探测器 焦平面 量子阱
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