1 中央民族大学 理学院，北京 100081
2 中央民族大学 光电子研究中心，北京 100081
3 中国科学院半导体研究所，北京 100083
红外探测技术在激光测距、成像、遥感、夜视等领域有重要应用，降低红外光电探测器的尺寸、重量、功耗和成本，以及提高探测器的性能是目前的研究重点。本文综述了红外探测器技术的发展历程、工作原理及研究现状并对其未来发展方向进行了展望。内容主要涵盖基于碲镉汞、Ⅱ类超晶格、量子阱、量子点、硅基锗锡等材料的光子型红外光电探测器及其阵列。红外系统成本降低最终取决于在常温条件下耗尽电流限探测器阵列像素密度是否与系统光学元件的背景极限和衍射极限性能匹配，选择HgCdTe、Ⅱ类超晶格和胶体量子点等材料可提高光子探测器室温性能。各种红外探测器在性能方面各具特色，在实际应用中互为补充。
红外探测器 碲镉汞 量子阱 Ⅱ类超晶格 量子点 Infrared detector HgCdTe Quantum well Type Ⅱ superlattice Quantum dot 光子学报
2021, 50(10): 1004006
中国科学院半导体研究所 集成光电子学国家重点实验室, 北京 100083
通过理论模拟CMOS工艺兼容的SiGe/Si 单光子雪崩二极管, 研究并讨论了掺杂条件对于电场分布、频宽特性、以及器件量子效率的影响。设计出具有浅结结构、可在盖革模式下工作、低击穿电压(30 V)的1.06 μm单光子技术雪崩光电二极管。 器件采用分离吸收倍增区结构, 其中Si材料作为倍增区、SiGe材料作为吸收区, 这充分利用了硅材料较高的载流子离化比差异, 降低了器件噪声;在1.06 μm波长下, SiGe探测器的量子效率为4.2%, 相比于Si探测器的效率提高了4 倍。仿真表明优化掺杂条件可以优化电场分布, 从而在APD击穿电压处获得更好的带宽特性。
单光子雪崩光电二极管 电场分布 量子效率 仿真分析 single photon avalanche photodiode SACM-APD SACM-APD electric field distribution quantum efficiency simulation analysis 红外与激光工程
2016, 45(5): 0520004
中国科学院半导体研究所集成光电子学国家重点实验室, 北京 100083
基于Ge、GeSn 等IV 族材料的硅基探测器与Si CMOS 工艺兼容性好，成本低廉，并且易于与硅基波导器件集成，因而具有非常重要的应用价值。介绍了中国科学院半导体研究所在相关硅基IV 族合金材料外延制备及相关器件方面的研究，重点介绍在硅基Ge 面入射探测器、波导型探测器、吸收电荷倍增分离型(SACM)结构雪崩光电探测器以及GeSn 光电探测器方面的一些研究进展。
探测器 硅基光电子 光电探测器 近红外探测 硅基光互连 光学器件 激光与光电子学进展
2014, 51(11): 110002
中国科学院 半导体研究所 集成光电子学国家重点实验室, 北京 100083
近年来, 与Si的CMOS工艺相兼容的Ge/Si异质结构发光器件取得很多重要的进展。本文概述了Si基Ge异质结构发光器件的最新成果, 如Ge/Si量子点发光二极管、Si衬底上的Ge发光二极管及激光器和Ge/SiGe多量子阱发光二极管, 分别描述了这些器件的特点和增强其发光特性的途径。最后展望了Si基Ge异质结构发光器件的发展趋势, 指出尽管Si基Ge异质结构发光器件获得了很大的发展, 但是器件的发光效率仍然很低, 离实用还有一定距离, 还需要在材料和器件的结构方面有更多的创新。
发光器件 发光二极管 Ge/Si量子点 Ge/SiGe量子阱 light emitter light emitting diode Ge Ge Ge/Si quantum dot Ge/SiGe multiple quantum well
中国科学院半导体研究所集成光电子学国家重点实验室,北京,100083
制作了一种低成本硅基1.55 μm可调谐共振腔增强型探测器.首次获得硅基长波长可调谐共振腔探测器的窄带响应,共振峰量子效率达44%,峰值半高宽为 12.5 nm,调谐范围 14.5 nm,并且获得1.8 GHz的高频响应.本制作工艺不复杂,成本低,有望用于工业生产.
共振腔增强型探测器 介质键合 可调谐 高频响应 Resonant cavity enhanced photodetector RCE Medium bonding InGaAs InGaAs Tunable High frequency response
中国科学院半导体研究所集成光电子国家重点实验室,北京,100083
用传输矩阵方法,在简化的光学模型基础上,分别讨论了分布式Bragg反射镜DBR (Distributed Bragg Reflector)的生长精度及镜面起伏对1.55 μm Si基MEMS (Micro-Electro- Mechanical-System)可调谐光滤波器透射谱的影响.计算表明:DBR生长误差仅使主透射峰位置发生变化,而镜面起伏是导致主透射峰性能劣化的主要原因,它使得FWHM增大,透射峰强度下降.理论计算结果能较好地解释实验现像.在此基础上,进一步讨论了引起镜面起伏的多种原因,并提出了可能的解决方法.
可调谐光滤波器 镜面起伏 Fabry-Perot
