胶体量子点超表面光电探测器设计与制备工艺研究
发布时间：2020-12-09 20:46
世界范围第三代红外探测器已经具有大规模面阵及双色探测功能的凝视型成型系统。从物理机制上看,探测目标发出的红外辐射本质是电磁波,它具有强度,波长和偏振等多个维度的信息。而传统红外探测器本质是能量分布探测器,在像元层次只对电磁辐射的强度信息有感知能力,并无对波长和偏振信息的感知能力,因而导致对分立元件如滤光片和偏振片等的依赖。据此,本论文提出利用像元级集成的光学超表面设计并制备胶体量子点超表面光电导型探测器,使探测器在像元层次具备对波长选择与偏振探测的功能,提高在短波红外波段（1-3μm）的探测维度和效率。本文依据局域表面等离子共振效应与导模谐振原理首次提出并设计两种胶体量子点超表面光电探测器的模型,利用有限元算法在COMSOL软件中进行几何尺寸仿真分析。其中胶体量子点脊型结构超表面光电探测器:硅衬底厚度200nm,胶体量子点层厚度100nm,硅单层厚度100nm,硅凸起厚度100nm,周期宽度900nm,占空比0.5时,TM波在1550nm处具有最高吸收率99.6%,线宽37nm的吸收峰,而同位置处TE波吸收率2.4%,通过调整周期等参数,可移动TM波吸收峰位置,且其他光学特性几乎不变。...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
红外探测器及其应用
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文从发展历程上看，按 A.Rogalski 等人分法，红外探测器经过了四个主要阶段：第一代，像元线阵加光机扫描成像；第二代，像元面阵加电子扫描的凝视型成像系统；第三代，具有大规模面阵及双色探测功能的凝视型成型系统（目前国内外军事科技部门以及商业公司都有推出自己的第三代探测器产品）；第四代，也是目前争夺焦点，则多是从探测器的像元层次入手，通过引入新的物理机制并构建新的像元结构以实现新的探测功能[6,13,14]。从物理机制上看，探测目标发出的红外辐射本质是电磁波，它具有强度，波长和偏振等多个维度的信息。而传统红外探测器本质是能量分布探测器，在像元层次只对电磁辐射的强度信息有感知能力，并无对波长信息和偏振能力信息的感知能力，因而导致探测器对分立元件如滤光片和偏振片等的依赖。
图 1-3 胶体量子点超表面光电探测器工作梳理.2 光学天线、光学超表面与平面光学器件.2.1 光学天线当今世界，雷达、广播、电视等无线电设备，都需要通过无线电波来传递信。在无线电设备中，用来辐射和接收无线电波的装置称为天线。随着时代的发，天线的尺寸越来越小，逐渐从微波射频波段进入光频段，从而产生了亚波长元构成的纳米光学天线[15]。纳米光学天线是一种将自由传播的光辐射转换成局域化能量的器件，反之亦。它们使得在纳米尺度控制和操纵光场成为可能，并且有希望增强光电探测、光射和传感的性能与效率。光学天线，类似于微波和无线电波中的天线，是物理光中的一个新概念[16]。它们是一种能够在亚波长尺度操纵和控制光辐射的技术。天线是越来越多的科学研究中的一个主题，并且有希望增强光电探测、光发射和
【参考文献】：
期刊论文
[1]应用于红外成像导引头的非制冷焦平面探测器[J]. 李煜,白丕绩,陶禹,袁名松. 红外技术. 2016(04)
[2]亚波长导模共振滤波器的研究概况[J]. 李业,张大伟,王琦,戴博. 光学仪器. 2016(02)
[3]红外热像技术在安全领域的研究进展[J]. 石东平,吴超,李孜军,潘伟. 红外技术. 2015(06)
[4]非制冷红外焦平面探测器及其技术发展动态[J]. 冯涛,金伟其,司俊杰. 红外技术. 2015(03)
[5]气体泄漏红外成像检测技术发展综述[J]. 李家琨,金伟其,王霞,金明磊,顿雄,陈骥. 红外技术. 2014(07)
[6]医用红外热像技术的应用研究进展[J]. 严凤花,严兴科,何天有. 红外技术. 2014(06)
[7]红外成像技术中的9个问题[J]. 蔡毅,王岭雪. 红外技术. 2013(11)
[8]扫描电化学显微镜的基本原理与应用[J]. 尹其和. 中山大学研究生学刊(自然科学.医学版). 2011(02)
[9]局域表面等离子体研究进展[J]. 赵华君,程正富,石东平,张东. 重庆文理学院学报(自然科学版). 2011(02)
[10]CMOS兼容的微机械热电堆红外探测器阵列研究[J]. 徐德辉,熊斌,王跃林. 浙江大学学报(工学版). 2011(06)
博士论文
[1]基于银纳米线的光学天线辐射性质研究[D]. 丁银兴.北京邮电大学 2018
[2]亚波长微偏振光栅探测器的研制方法及其偏振特性研究[D]. 王瑞.中国科学院研究生院(上海技术物理研究所) 2016
[3]金属纳米粒子表面等离子体共振效应的调控及相关应用[D]. 曲文刚.中国科学技术大学 2013
[4]氧化钒薄膜及非致冷红外探测器阵列研究[D]. 王宏臣.华中科技大学 2006
硕士论文
[1]纳米光学天线的理论与应用研究[D]. 缑俊.电子科技大学 2015
[2]金属纳米光学天线特性研究[D]. 李春静.天津大学 2014
[3]硫化铅量子点溶液工艺制备与性能调控[D]. 章松.华中科技大学 2013
[4]金属纳米结构的表面等离子体共振特性研究[D]. 吴金军.中南大学 2012
[5]亚波长金属结构在高分辨聚焦成像的应用[D]. 刘宇.电子科技大学 2012
本文编号：2907448
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
红外探测器及其应用
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文从发展历程上看，按 A.Rogalski 等人分法，红外探测器经过了四个主要阶段：第一代，像元线阵加光机扫描成像；第二代，像元面阵加电子扫描的凝视型成像系统；第三代，具有大规模面阵及双色探测功能的凝视型成型系统（目前国内外军事科技部门以及商业公司都有推出自己的第三代探测器产品）；第四代，也是目前争夺焦点，则多是从探测器的像元层次入手，通过引入新的物理机制并构建新的像元结构以实现新的探测功能[6,13,14]。从物理机制上看，探测目标发出的红外辐射本质是电磁波，它具有强度，波长和偏振等多个维度的信息。而传统红外探测器本质是能量分布探测器，在像元层次只对电磁辐射的强度信息有感知能力，并无对波长信息和偏振能力信息的感知能力，因而导致探测器对分立元件如滤光片和偏振片等的依赖。
图 1-3 胶体量子点超表面光电探测器工作梳理.2 光学天线、光学超表面与平面光学器件.2.1 光学天线当今世界，雷达、广播、电视等无线电设备，都需要通过无线电波来传递信。在无线电设备中，用来辐射和接收无线电波的装置称为天线。随着时代的发，天线的尺寸越来越小，逐渐从微波射频波段进入光频段，从而产生了亚波长元构成的纳米光学天线[15]。纳米光学天线是一种将自由传播的光辐射转换成局域化能量的器件，反之亦。它们使得在纳米尺度控制和操纵光场成为可能，并且有希望增强光电探测、光射和传感的性能与效率。光学天线，类似于微波和无线电波中的天线，是物理光中的一个新概念[16]。它们是一种能够在亚波长尺度操纵和控制光辐射的技术。天线是越来越多的科学研究中的一个主题，并且有希望增强光电探测、光发射和
【参考文献】：
期刊论文
[1]应用于红外成像导引头的非制冷焦平面探测器[J]. 李煜,白丕绩,陶禹,袁名松. 红外技术. 2016(04)
[2]亚波长导模共振滤波器的研究概况[J]. 李业,张大伟,王琦,戴博. 光学仪器. 2016(02)
[3]红外热像技术在安全领域的研究进展[J]. 石东平,吴超,李孜军,潘伟. 红外技术. 2015(06)
[4]非制冷红外焦平面探测器及其技术发展动态[J]. 冯涛,金伟其,司俊杰. 红外技术. 2015(03)
[5]气体泄漏红外成像检测技术发展综述[J]. 李家琨,金伟其,王霞,金明磊,顿雄,陈骥. 红外技术. 2014(07)
[6]医用红外热像技术的应用研究进展[J]. 严凤花,严兴科,何天有. 红外技术. 2014(06)
[7]红外成像技术中的9个问题[J]. 蔡毅,王岭雪. 红外技术. 2013(11)
[8]扫描电化学显微镜的基本原理与应用[J]. 尹其和. 中山大学研究生学刊(自然科学.医学版). 2011(02)
[9]局域表面等离子体研究进展[J]. 赵华君,程正富,石东平,张东. 重庆文理学院学报(自然科学版). 2011(02)
[10]CMOS兼容的微机械热电堆红外探测器阵列研究[J]. 徐德辉,熊斌,王跃林. 浙江大学学报(工学版). 2011(06)
博士论文
[1]基于银纳米线的光学天线辐射性质研究[D]. 丁银兴.北京邮电大学 2018
[2]亚波长微偏振光栅探测器的研制方法及其偏振特性研究[D]. 王瑞.中国科学院研究生院(上海技术物理研究所) 2016
[3]金属纳米粒子表面等离子体共振效应的调控及相关应用[D]. 曲文刚.中国科学技术大学 2013
[4]氧化钒薄膜及非致冷红外探测器阵列研究[D]. 王宏臣.华中科技大学 2006
硕士论文
[1]纳米光学天线的理论与应用研究[D]. 缑俊.电子科技大学 2015
[2]金属纳米光学天线特性研究[D]. 李春静.天津大学 2014
[3]硫化铅量子点溶液工艺制备与性能调控[D]. 章松.华中科技大学 2013
[4]金属纳米结构的表面等离子体共振特性研究[D]. 吴金军.中南大学 2012
[5]亚波长金属结构在高分辨聚焦成像的应用[D]. 刘宇.电子科技大学 2012
本文编号：2907448
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