报道了长/长波双色二类超晶格红外焦平面探测器组件的研制。通过能带结构设计和分子束外延技术，获得了表面质量良好的长/长波双色超晶格外延材料。突破了长波超晶格低暗电流钝化、低损伤干法刻蚀等关键技术，制备出像元中心距30 μm的320×256长/长波双色InAs/GaSb超晶格焦平面探测器芯片。将芯片与双色读出电路互连，采用杜瓦封装，与制冷机耦合形成探测器组件。组件双波段50%后截止波长分别为7.7 μm（波段1）和10.0 μm（波段2）。波段1平均峰值探测率达到8.21×10¹⁰ cmW^-1Hz^1/2，NETD实现28.8 mK；波段2平均峰值探测率达到6.15×10¹⁰ cmW^-1Hz^1/2，NETD为37.8 mK，获得了清晰的成像效果，实现长/长波双色探测。

昆明物理研究所多年来持续开展了对Au掺杂碲镉汞材料、器件结构设计、可重复的工艺开发等研究，突破了Au掺杂碲镉汞材料电学可控掺杂、器件暗电流控制等关键技术，将n-on-p型碲镉汞长波器件品质因子（R₀A）从31.3 Ω·cm²提升到了363 Ω·cm²（λ_cutoff=10.5 μm@80 K），器件暗电流较本征汞空位n-on-p型器件降低了一个数量级以上。研制的非本征Au掺杂长波探测器经历了超过7年的时间贮存，性能无明显变化，显示了良好的长期稳定性。基于Au掺杂碲镉汞探测器技术，昆明物理研究所实现了256×256 （30 μm pitch）、640×512 （25 μm pitch）、640×512 （15 μm pitch）、1024×768 （10 μm pitch）等规格的长波探测器研制和批量能力，实现了非本征Au掺杂长波碲镉汞器件系列化发展。

We report on a long wavelength interband cascade photodetector with type II InAs/GaSb superlattice absorber. The device is a three-stage interband cascade structure. At 77 K, the 50% cutoff wavelength of the detector is 8.48 μm and the peak photoresponse wavelength is 7.78 μm. The peak responsivity is 0.93 A/W and the detectivity D* is 1.12 × 10¹¹ cm·Hz^0.5/W for 7.78 μm at –0.20 V. The detector can operate up to about 260 K. At 260 K, the 50% cutoff wavelength is 11.52 μm, the peak responsivity is 0.78 A/W and the D* is 5.02 × 10⁸ cm·Hz^0.5/W for the peak wavelength of 10.39 μm at –2.75 V. The dark current of the device is dominated by the diffusion current under both a small bias voltage of –0.2 V and a large one of –2.75 V for the temperature range of 120 to 260 K.We report on a long wavelength interband cascade photodetector with type II InAs/GaSb superlattice absorber. The device is a three-stage interband cascade structure. At 77 K, the 50% cutoff wavelength of the detector is 8.48 μm and the peak photoresponse wavelength is 7.78 μm. The peak responsivity is 0.93 A/W and the detectivity D* is 1.12 × 10¹¹ cm·Hz^0.5/W for 7.78 μm at –0.20 V. The detector can operate up to about 260 K. At 260 K, the 50% cutoff wavelength is 11.52 μm, the peak responsivity is 0.78 A/W and the D* is 5.02 × 10⁸ cm·Hz^0.5/W for the peak wavelength of 10.39 μm at –2.75 V. The dark current of the device is dominated by the diffusion current under both a small bias voltage of –0.2 V and a large one of –2.75 V for the temperature range of 120 to 260 K.

本文开展了InAs / GaSb II类超晶格长波红外探测器的表面处理研究。通过对不同处理工艺形成台面器件的暗电流分析，发现N₂O等离子处理结合快速热退火（RTA）的优化工艺能够显著改善长波器件电学性能。对于50%截止波长12.3μm的长波器件，在液氮温度，-0.05V偏置下，表面处理后暗电流密度从5.88 ×10^-1 A/cm²降低至4.09 ×10^-2 A/cm²，零偏下表面电阻率从17.7 Ωcm提高至284.4 Ωcm，有效降低侧壁漏电流。但是该表面处理后的器件在大反偏压下仍有较大的侧壁漏电，这可能是由于高浓度的表面电荷使得大反偏下侧壁存在较高的隧穿电流。通过栅控结构器件的变栅压实验，验证了长波器件存在纯并联电阻及表面隧穿两种主要漏电机制。最后，对表面处理前后的暗电流进行拟合，处理后器件表面电荷浓度为3.72×10¹¹ cm^-2。

高速垂直腔面发射激光器（VCSEL）是高速光通信的主要光源之一，受数据流量的迅速增长牵引，高速VCSEL正向更大带宽、更高速率方向发展。长春光机所团队通过优化VCSEL外延设计和生长、器件设计和制备、以及性能表征技术，在多个波长的高速VCSEL的调制带宽、传输速率、模式、功耗等性能方面取得了显著进展。实现高速单模940 nm VCSEL 27.65 GHz调制带宽和53 Gbit/s传输速率；通过波分复用基于850 nm、880 nm、910 nm和940 nm高速VCSEL实现200 Gbit/s链路方案；通过光子寿命优化，实现高速VCSEL低至100 fJ/bit的超低能耗；实现1030 nm高速VCSEL 25 GHz调制带宽；实现1550 nm 高速VCSEL 37 Gbit/s传输速率。研制的高速VCSEL在光通信等领域有重要应用前景。

当前白光LED主要通过采用蓝光芯片激发黄色发光YAG∶Ce³⁺来实现，由于光谱中缺少足够的红光成分，光源通常存在显色性能较差的问题。因此，长波荧光材料（> 600 nm）的应用对于高品质白光LED照明的实现尤为重要。为了进一步掌握配位结构对Ce³⁺能带/电子结构的影响规律，指导Ce³⁺离子掺杂长波荧光材料的设计研发，本文通过第一性原理计算，利用广义梯度近似（GGA）中密度泛函理论（DFT）深入研究了Y‐Si‐N‐O体系荧光材料Y₂Si₃N₄O₃∶Ce³⁺、Y₄Si₂N₂O₇∶Ce³⁺和Y₃Si₅N₉O∶Ce³⁺的晶体及能带/电子结构特性，并结合实验测试结果对晶体及能带/电子结构与Ce³⁺发光特性之间的内在关系进行分析。研究结果表明，针对Ce³⁺离子掺杂长波荧光材料的设计研发，可以重点对具有高含N量、短Ce—N配位键、低对称性配位结构特性的氧氮化物材料进行筛选。

长波红外偏振探测器能够大幅提升对热成像目标的识别能力。受制于衍射极限的物理限制，目前的微线栅偏振片型长波红外偏振探测器的偏振消光比基本上只能做到最高10∶1左右。文中采用金属/介质/金属的等离激元微腔结构，将量子阱红外探测激活层相嵌在微腔之中。由于上、下金属之间的近场耦合形成了在双层金属区域的横向法布里-珀罗共振模式，构成等离激元微腔。文中利用微腔的模式选择特性及其与量子阱子带间跃迁的共振耦合，将量子阱子带跃迁不能直接吸收的垂直入射光耦合进入等离激元微腔并转变为横向传播，从而能够被量子阱子带吸收，实现了在长波红外13.5 μm探测波长附近偏振消光比大于100∶1的结果。相关工作为发展我国高消光比长波红外偏振成像焦平面提供了全新的物理基础和技术路径。

晶体管激光器同时具有激光器的光发射功能与晶体管的电流控制功能，表现出多种新颖的光电特性.相对于短波长GaAs基器件，InP基长波长晶体管激光器更适合于光纤通信系统应用因而具有重要研究价值.本文主要介绍发光波长在1.3 μm与1.5 μm的InP基长波长晶体管激光器的研究进展，对不同结构器件的特点及可用于提高器件性能的相关器件设计进行了分析和讨论.根据器件波导结构的不同目前已报道的边发射晶体管激光器主要包括浅脊、掩埋及深脊结构三种类型.浅脊晶体管激光器中有源量子阱材料被置于重掺杂基区材料之中，使得InP基晶体管激光器只能在低温工作.掩埋结构的InP基晶体管激光器采用npnp型InP电流阻挡层掩埋脊条型有源材料，制作工艺过于复杂，不利于降低器件成本.深脊晶体管激光器中量子阱有源区材料位于重掺杂基区材料之上，可同时减小掺杂杂质扩散及基区材料光吸收的不利影响，基于该结构实现了InP基1.5 μm波段晶体管激光器室温连续电流工作.数值计算研究表明，在深脊晶体管激光器量子阱中进行n型掺杂及在其发射极波导中引入由反向pn结构成的电流限制通道均可以减少载流子向缺陷的扩散，进而减小缺陷的不利影响，提高器件性能.