中波量子阱红外探测器（QWIP）材料分子束外延生长及器件研究
发布时间：2021-03-11 07:08
红外探测技术在军事、通讯、医疗等方面具有广泛的应用前景。Ⅲ-Ⅴ族量子阱红外探测器（QWIP）因其制作成本低,大面积均匀性好,操作性和重复性好等优点,广泛用于单色、双色和多色探测。目前大部分量子阱红外探测器工作集中在GaAs/AlGaAs材料体系研究,由于GaAs/AlGaAs量子阱能带结构的限制,其工作波长主要位于长波、甚长波波段,很难有效覆盖到中波波段（3-5μm）区域。而中波红外探测器在民用和军用领域应用广泛,例如光通信,遥感,成像和医学诊断等方面。目前,制备中波红外探测器的主要材料体系为InGaAs、HgCdTe、InSb和PbS等材料体系,其中InGaAs量子阱体系应用非常广泛。基于GaAs基具有中波响应的InGaAs/AlGaAs QWIP目前已成为全球研究的热点。然而这类器件的制备要比GaAs/AlGaAs QWIP要困难很多,控制好生长条件生长出高质量的InGaAs/AlGaAs量子阱材料是获得高性能InGaAs/AlGaAs QWIP的关键。1、在本论文中我们通过前期工艺摸索,利用分子束外延技术（Molecular Beam Epitaxy,MBE）生长系统在GaAs（...
【文章来源】：上海师范大学上海市
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电磁波波段划分示意图
上海师范大学硕士学位论文第一章引言1第一章引言1.1红外探测发展史光是自然界赠与人类的礼物，是连接黑暗和光明世界的大门。人类对光的初步认识为可见光。人们发现，当太阳光通过棱镜时，可将其分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等色光，并且每种色光对应特定的波长。早在1800年，英国天文物理学家F.W.赫歇尔（WilliamHerschel）从热的观点来研究各种光时，首次发现了红外线。红外线介于可见光和微波之间，属于不可见光线。红外辐射作为介于可见光和微波之间的电磁波，其波长覆盖范围为0.76-1000μm[1]，频率为3×1011～4×1014HZ。如图所示1-1所示。红外线在传播过程中遇到障碍物会被反射、吸收和透射，它的传播方式与可见光相似。由于人眼无法直接观测红外辐射，需要将其转换为可以观察和测量的其他物理量（比如电信号），实现红外探测。大气对红外线吸收比较少的波段称为大气窗口。大气窗口分为三个波段，短红外波段0.76-3μm，中红外波段3-5μm，长红外波段8-14μm，如图1-2所示。红外线的发现，使人类进一步认识、探索世界，是一次质的飞越，为红外技术领域的研究和发展开辟了一条广阔的道路。图1-1电磁波波段划分示意图图1-2大气红外透过窗口
上海师范大学硕士学位论文第一章引言3目前存在的低温红外探测器主要有：以碲镉汞（HgCdTe，MCT）材料为代表的传统窄禁带半导体红外探测器[8-12]；以砷化镓/铝镓砷（GaAs/AlGaAs）材料为代表的光导型量子阱红外探测器[13-22]；以砷化铟/锑化镓（InAs/GaSb）材料为代表的二类超晶格红外探测器；以III-V族材料体系（如GaAs/AlGaAs、InGaAs/AlGaAs、InGaAs/InAlAs等）为代表的光伏型量子级联红外探测器[23-31]（QuantumCascadeDetectors，QCDs）等。红外探测器发展历史各阶段出现的探测器的主要类型如图1-3所示。红外探测器已经从第一代的单元器件扫描成像系统升级到了第三代多色、大规模焦平面阵列凝视成像系统，目前正逐步向宽带、低成本、多谱段、多偏振向成像的方向演变。图1-3红外探测器和红外系统的发展史及发展方向1.2红外光子探测器研究现状根据探测原理不同，可将红外探测器分为热探测器和光子型探测器两类。热探测器主要利用红外辐射的热效应，吸收红外辐射后使探测器的电动势、温度、电阻率等发生变化，根据这些变化测定目标的红外辐射功率。光子型探测器在吸收光子以后，产生光电效应，从而探测吸收的光子。相比于热探测器，光子型探测器具有更大的优势，受到更多的关注。目前红外探测器的主要研究方向为提高单元器件及大型扫描器件的性能，或提高其工作温度[32-33]，以及如何使红外探测器更加便宜，使用更加便捷。目前常见的光子型探测器为主要有碲镉汞（HgCdTe）红外探测器，量子阱红外探测器（quantumwellinfrareddetectors，QWIP），超晶格红外探测器和量子点红外探测器等。本节将分别介绍这几种红外探测器。1.2.1碲镉汞（HgCdTe）探测器
【参考文献】：
期刊论文
[1]红外探测技术的应用与发展[J]. 李意,雷志勇,李青松. 国外电子测量技术. 2018(02)
[2]InGaAs/AlGaAs量子阱红外探测器中势垒生长温度的研究[J]. 霍大云,石震武,张伟,唐沈立,彭长四. 物理学报. 2017(06)
[3]锑基Ⅱ类超晶格红外探测器——第三代红外探测器的最佳选择[J]. 史衍丽. 红外技术. 2011(11)
[4]320×256 GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器[J]. 史衍丽. 红外与激光工程. 2008(01)
[5]量子阱红外探测器及相关量子器件的研究进展[J]. 熊大元. 红外. 2006(12)
[6]DUAL-BAND INFRARED DETECTORS[J]. A. Rogalski (Institute of Applied Physics, Military University of Technology, 2 Kaliskiego St., 00 908 Warsaw, Poland). 红外与毫米波学报. 2000(04)
[7]GaAs/AlxGa1-xAs量子阱能级结构设计与光谱分析[J]. 李娜,袁先漳,李宁,陆卫,李志峰,窦红飞,沈学础,金莉,李宏伟,周均铭,黄绮. 物理学报. 2000(04)
[8]128×1元GaAs/AlGaAs多量子阱扫描型红外焦平面的红外成像[J]. 万明芳,欧海疆,陆卫,刘兴权,陈效双,李宁,李娜,沈学础,王文新,黄绮,周钧铭. 红外与毫米波学报. 1998(01)
博士论文
[1]宽带量子阱红外探测器（QWIP）的研究[D]. 张健.山东大学 2006
本文编号：3076073
【文章来源】：上海师范大学上海市
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电磁波波段划分示意图
上海师范大学硕士学位论文第一章引言1第一章引言1.1红外探测发展史光是自然界赠与人类的礼物，是连接黑暗和光明世界的大门。人类对光的初步认识为可见光。人们发现，当太阳光通过棱镜时，可将其分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等色光，并且每种色光对应特定的波长。早在1800年，英国天文物理学家F.W.赫歇尔（WilliamHerschel）从热的观点来研究各种光时，首次发现了红外线。红外线介于可见光和微波之间，属于不可见光线。红外辐射作为介于可见光和微波之间的电磁波，其波长覆盖范围为0.76-1000μm[1]，频率为3×1011～4×1014HZ。如图所示1-1所示。红外线在传播过程中遇到障碍物会被反射、吸收和透射，它的传播方式与可见光相似。由于人眼无法直接观测红外辐射，需要将其转换为可以观察和测量的其他物理量（比如电信号），实现红外探测。大气对红外线吸收比较少的波段称为大气窗口。大气窗口分为三个波段，短红外波段0.76-3μm，中红外波段3-5μm，长红外波段8-14μm，如图1-2所示。红外线的发现，使人类进一步认识、探索世界，是一次质的飞越，为红外技术领域的研究和发展开辟了一条广阔的道路。图1-1电磁波波段划分示意图图1-2大气红外透过窗口
上海师范大学硕士学位论文第一章引言3目前存在的低温红外探测器主要有：以碲镉汞（HgCdTe，MCT）材料为代表的传统窄禁带半导体红外探测器[8-12]；以砷化镓/铝镓砷（GaAs/AlGaAs）材料为代表的光导型量子阱红外探测器[13-22]；以砷化铟/锑化镓（InAs/GaSb）材料为代表的二类超晶格红外探测器；以III-V族材料体系（如GaAs/AlGaAs、InGaAs/AlGaAs、InGaAs/InAlAs等）为代表的光伏型量子级联红外探测器[23-31]（QuantumCascadeDetectors，QCDs）等。红外探测器发展历史各阶段出现的探测器的主要类型如图1-3所示。红外探测器已经从第一代的单元器件扫描成像系统升级到了第三代多色、大规模焦平面阵列凝视成像系统，目前正逐步向宽带、低成本、多谱段、多偏振向成像的方向演变。图1-3红外探测器和红外系统的发展史及发展方向1.2红外光子探测器研究现状根据探测原理不同，可将红外探测器分为热探测器和光子型探测器两类。热探测器主要利用红外辐射的热效应，吸收红外辐射后使探测器的电动势、温度、电阻率等发生变化，根据这些变化测定目标的红外辐射功率。光子型探测器在吸收光子以后，产生光电效应，从而探测吸收的光子。相比于热探测器，光子型探测器具有更大的优势，受到更多的关注。目前红外探测器的主要研究方向为提高单元器件及大型扫描器件的性能，或提高其工作温度[32-33]，以及如何使红外探测器更加便宜，使用更加便捷。目前常见的光子型探测器为主要有碲镉汞（HgCdTe）红外探测器，量子阱红外探测器（quantumwellinfrareddetectors，QWIP），超晶格红外探测器和量子点红外探测器等。本节将分别介绍这几种红外探测器。1.2.1碲镉汞（HgCdTe）探测器
【参考文献】：
期刊论文
[1]红外探测技术的应用与发展[J]. 李意,雷志勇,李青松. 国外电子测量技术. 2018(02)
[2]InGaAs/AlGaAs量子阱红外探测器中势垒生长温度的研究[J]. 霍大云,石震武,张伟,唐沈立,彭长四. 物理学报. 2017(06)
[3]锑基Ⅱ类超晶格红外探测器——第三代红外探测器的最佳选择[J]. 史衍丽. 红外技术. 2011(11)
[4]320×256 GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器[J]. 史衍丽. 红外与激光工程. 2008(01)
[5]量子阱红外探测器及相关量子器件的研究进展[J]. 熊大元. 红外. 2006(12)
[6]DUAL-BAND INFRARED DETECTORS[J]. A. Rogalski (Institute of Applied Physics, Military University of Technology, 2 Kaliskiego St., 00 908 Warsaw, Poland). 红外与毫米波学报. 2000(04)
[7]GaAs/AlxGa1-xAs量子阱能级结构设计与光谱分析[J]. 李娜,袁先漳,李宁,陆卫,李志峰,窦红飞,沈学础,金莉,李宏伟,周均铭,黄绮. 物理学报. 2000(04)
[8]128×1元GaAs/AlGaAs多量子阱扫描型红外焦平面的红外成像[J]. 万明芳,欧海疆,陆卫,刘兴权,陈效双,李宁,李娜,沈学础,王文新,黄绮,周钧铭. 红外与毫米波学报. 1998(01)
博士论文
[1]宽带量子阱红外探测器（QWIP）的研究[D]. 张健.山东大学 2006
本文编号：3076073
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