介绍了GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器(Quantum Well Infrared Photodetector, QWIP)的低电阻欧姆接触研究情况。结合热处理工艺, 通过测试I--V特性对Ni/AuGe/Au金属体系的不同搭配进行了实验, 确定了适合n+GaAs/AlGaAs的电极体系, 并对沉积金属后的热处理条件进行了初步研究。在400 ℃、氮气氛围、60 s的条件下, 采用传输线模型计算后, 在n+GaAs（1×1018 cm-3）上取得了比接触电阻为3.07×10-5 Ω·cm2的实验结果。

利用GaAs/AlGaAs量子阱结构, 研制了像元规模为640×512、中心响应波长在10.55 μm附近的红外焦平面阵列器件, 与50 K集成式制冷机耦合后, 测试了相关性能, 其等效噪声温差达到22.5 mK。焦平面组件通过了初步的开关机试验以及热真空试验后, 表现良好。考虑封装冷屏导致在面源黑体测试时产生的焦面照度不均匀问题进行了数值计算, 并分析了与近似解析计算的误差, 表明当F数变小时应当采用数值计算, 并认为探测器测试的非均匀性主要由照度不均匀贡献。针对10.55 μm量子阱探测器, 利用开源的MEEP FDTD软件, 进行了近场耦合的光场分布计算, 计算结果表明目前的结构参数在光衍射方面是比较接近优化的。

文章利用理论模型研究了GaAs/AlxGa1-xAs量子阱红外探测器(QWIP)中掺杂参数对探测器探测波长的影响，并借助2×2哈密顿方法计算了此模型的特征能态。通过将模拟结果与现有实验数据进行对比、分析可知，当掺杂浓度增加时，峰值归一化吸收率、吸收系数和响应度等呈非线性增大。同时还发现，在AlxGa1-xAs势垒中，Al的摩尔分数(x)增加时，子带间吸收能力增强，但吸收的峰值波长会向较短的波长方向移动，进而判定掺杂浓度是高性能QWIP设计的重要参数之一。

The relative coupling efficiency of two-dimensional (2D) grating based on surface plasmon for very long wavelength quantum well infrared detector is analyzed by using the three-dimensional finite-difference time domain (3D-FDTD) method algorithm. The relative coupling efficiency with respect to the grating parameters, such as grating pitch, duty ratio, and grating thickness, is analyzed. The calculated results show that the relative coupling efficiency would reach the largest value for the 14.5 μm incident infrared light when taking the grating pitch as 4.4 μm, the duty ratio as 0.325, and the grating thickness as 0.07 μm, respectively.

介绍了大面阵偏振长波量子阱红外焦平面探测器组件的研制进展。在640×512规模20 μm中心距面阵上, 偏振焦平面采用了2×2子单元设计, 子单元中每个像元分别刻蚀0°、 90°、 45° 以及135°方向的一维线性光栅, 来获得入射光不同偏振角度的信息。突破了长波量子阱材料外延和器件制备等关键技术, 制备出面阵探测器芯片, 实现了偏振长波红外探测的单片集成, 配上杜瓦和制冷机, 研制出噪声等效温差优于30 mK的长波偏振640×512量子阱探测器组件。

为了确定束缚态到准束缚态工作模式QWIP响应波长与势垒高度关系，采用金属有机物化学气相沉积法生长制备势垒高度不同GaAs/Al_xGa_1-xAs QWIP样品，采用傅里叶光谱仪对样品进行77 K液氮温度光谱测试。结果显示1#，2#样品峰值响应波长与据薛定谔方程得到峰值波长误差为15.6%，4.6%。结果表明：引起量子阱中子带间距离逐渐扩大与峰值响应波长蓝移的根本原因是势垒高度的增加。高分辨透射扫描电镜实验结果表明量子阱材料生长过程精度控制不够及AlGaAs与GaAs晶格不匹配是造成1#样品误差较大的主要原因。说明调节势垒高度可实现QWIP峰值波长微调的目的。

报道了中/长波切换工作模式的双色量子阱红外焦平面研制。通过特殊设计的器件和读出电路结构，获得了可对中波波段和长波波段选择的切换架构。突破了双色量子阱材料、器件以及读出电路等关键技术，研制出384×288规模、25 μm中心距双色量子阱红外焦平面探测器。在70 K条件下器件性能优良，噪声等效温差为28 mK(中波)和30 mK(长波)，响应峰值波长分别为5.1 μm(中波)和8.5 μm(长波)。室温目标红外成像演示了探测器的双色探测功能。

为了提高长波量子阱红外探测器的灵敏度及探测率，采用表面等离激元效应来提高量子阱红外探测器中二维光栅的耦合效率。利用三维时域有限差分算法，分析表面等离激元作用下，长波量子阱红外探测器中二维金属薄膜光栅参数对入射光的调制作用。计算结果表明，对于8 μm的入射光，当光栅周期P=2.8 μm，孔直径D=1.4 μm，光栅层厚度L=0.04 μm时，X-Y平面内Z方向电场值最大，光栅的耦合效率最高。

量子阱红外探测器发光二极管(Quantum Well Infrared Photodetector Light Emitting Diode, QWIP-LED)是一种新型红外上转换器件，配合电荷耦合器件(Charge Coupled Device, CCD)能够实现中波红外成像探测。与常规红外成像器件相比，QWIP-LED最大的优势在于成本低。然而，QWIP-LED较低的光提取效率(约2%)严重制约了该器件的广泛应用。以提高QWIP-LED的光提取效率为目标，在LED表面引入二维光子晶体薄膜(Photonic Crystal Slab, PCS)结构，采用时域有限差分法(Finite-Difference Time-Domain, FDTD)计算了其对光提取效率的改善效果，并对PCS的结构参数进行了优化。仿真结果表明，优化的PCS可以使QWIP-LED的光提取效率提高2.32倍。最后，基于PCS的能带理论以及等效介质理论，对PCS结构提高器件光提取效率的机理进行了分析。

基于中波红外(峰值响应波长4.5μm)量子阱红外探测器QWIP进行了大应变In0.34Ga0.66As/ GaAs/Al0.35Ga0.65As微带超晶格结构的MOCVD外延生长研究。通过对生长温度、生长速率、Ⅴ/Ⅲ比以及界面生长中断时间等生长参数的系统优化, 获得了高质量的外延材料。