勢壘型InAs-InAsSbⅡ類超晶格紅外探測器研究進展(特邀)勢壘型InAs/InAsSbⅡ類超晶格紅外探測器研究進展(特邀)

摘要：勢壘型InAs/InAsSbⅡ類超晶格紅外探測器是一種應用于紅外成像以及紅外光譜儀等領域的光電傳感器。本文對勢壘型InAs/InAsSbⅡ類超晶格紅外探測器的研究進展進行了綜述。首先，介紹了InAs/InAsSbⅡ類超晶格的基本結(jié)構(gòu)和電子能帶結(jié)構(gòu)特性。然后，闡述了勢壘型InAs/InAsSbⅡ類超晶格紅外探測器的工作原理。接著，總結(jié)了近年來在材料生長、器件結(jié)構(gòu)設計、性能優(yōu)化等方面的研究進展。最后，對未來勢壘型InAs/InAsSbⅡ類超晶格紅外探測器的發(fā)展趨勢進行展望。

關(guān)鍵詞：勢壘型InAs/InAsSbⅡ類超晶格，紅外探測器，生長技術(shù)，器件結(jié)構(gòu)，性能優(yōu)化

引言

紅外探測技術(shù)在軍事、安防、工業(yè)監(jiān)控、醫(yī)學診斷等領域起著重要作用。隨著紅外探測技術(shù)的發(fā)展，越來越多的研究者們關(guān)注于提高紅外探測器的靈敏度、響應速度和工作溫度等性能指標。勢壘型InAs/InAsSbⅡ類超晶格紅外探測器由于其具有優(yōu)異的電學和光學性能，在紅外探測領域受到了廣泛的關(guān)注。

1.InAs/InAsSbⅡ類超晶格的基本結(jié)構(gòu)和電子能帶結(jié)構(gòu)特性

InAs/InAsSbⅡ類超晶格由InAs和InAsSb兩種材料的周期性堆疊組成。InAs是一種廣泛應用于紅外探測器領域的半導體材料，而InAsSb是一種銻化物化合物半導體，通過在InAs基底上引入少量的銻原子進行調(diào)控。勢壘型InAs/InAsSbⅡ類超晶格的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

勢壘型InAs/InAsSbⅡ類超晶格的電子能帶結(jié)構(gòu)特性主要體現(xiàn)在帶隙、能帶邊沿、質(zhì)量相對論效應等方面。由于在超晶格結(jié)構(gòu)中引入了InAs和InAsSb兩種材料的周期性堆疊，使得電子在二者之間發(fā)生躍遷時，會產(chǎn)生更大的能隙，從而能夠有效提高探測器的寬帶響應能力。此外，勢壘型InAs/InAsSbⅡ類超晶格還可以通過調(diào)控材料的參數(shù)實現(xiàn)對帶隙的調(diào)節(jié)，使得其能夠適應不同波段的紅外光信號探測。

2.勢壘型InAs/InAsSbⅡ類超晶格紅外探測器的工作原理

勢壘型InAs/InAsSbⅡ類超晶格紅外探測器的工作原理與傳統(tǒng)HgCdTe紅外探測器相似。當紅外光照射到勢壘型InAs/InAsSbⅡ類超晶格探測器上時，光子被吸收并轉(zhuǎn)化為電子-空穴對。電子和空穴被電場分離，電子從吸收層運動到輸出電極，從而產(chǎn)生電流信號。這樣，我們就可以測量和分析產(chǎn)生的電流信號來獲得被探測紅外光的相關(guān)信息。

3.材料生長、器件結(jié)構(gòu)和性能優(yōu)化的研究進展

近年來，勢壘型InAs/InAsSbⅡ類超晶格紅外探測器在材料生長、器件結(jié)構(gòu)設計以及性能優(yōu)化方面取得了許多重要進展。

首先，在材料生長方面，研究者們通過分子束外延、金屬有機化學氣相沉積等方法，實現(xiàn)了高質(zhì)量InAs/InAsSbⅡ類超晶格的生長。改進的生長技術(shù)使得超晶格結(jié)構(gòu)的缺陷密度得到了有效控制，提高了紅外探測器的性能。

其次，在器件結(jié)構(gòu)設計方面，研究者們通過優(yōu)化超晶格層厚度、引入加權(quán)層、設計摻雜等方法，進一步提高了探測器的性能。特別是引入加權(quán)層，不僅可以調(diào)節(jié)帶隙，還可以改善載流子捕獲和傳輸效率，提高探測器的響應速度。

最后，在性能優(yōu)化方面，研究者們通過優(yōu)化工作溫度以及改善探測器的噪聲等方面，進一步提高探測器的性能。特別是通過減小探測器的漏電流、降低暗電流噪聲，使得探測器的信號噪聲比得到了有效提高。

4.勢壘型InAs/InAsSbⅡ類超晶格紅外探測器的發(fā)展趨勢

勢壘型InAs/InAsSbⅡ類超晶格紅外探測器在紅外探測領域具有廣闊的應用前景。隨著材料生長技術(shù)和器件加工工藝的不斷發(fā)展，超晶格的質(zhì)量和探測器性能將進一步提高。此外，還有一些新的研究方向和挑戰(zhàn)，如增強量子效應、實現(xiàn)多色探測、提高響應速度等，需要進一步深入研究。

結(jié)論

勢壘型InAs/InAsSbⅡ類超晶格紅外探測器作為一種新型的紅外光電傳感器，具有優(yōu)異的性能和廣泛的應用前景。近年來，研究者們通過優(yōu)化生長技術(shù)、器件結(jié)構(gòu)設計以及性能優(yōu)化等方面的研究，取得了顯著的進展。未來的研究將進一步探索超晶格結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和新材料的引入，以提高探測器的性能，并探索更多新的應用領域。

總的來說，勢壘型InAs/InAsSbⅡ類超晶格紅外探測器具有出色的性能和廣闊的應用前景。通過優(yōu)化生長技術(shù)、器件結(jié)構(gòu)設計和性能優(yōu)化等方面的研究，已經(jīng)取得了顯著的進展。未來的研究將進一步優(yōu)化超晶格結(jié)構(gòu)和引入新材料，以提