一种实现波长拓展功能的量子阱红外探测器及设计方法技术

本发明专利技术公开了一种实现波长拓展功能的量子阱红外探测器及设计方法。其特征在于，器件结构自下而上依次为下电极、量子阱的激活层、中间介质层、金属反射层。优化方法是通过数值模拟和理论计算发现在介质超材料结构和金属反射镜之间加上一层介质层，可以在有效的增强入射光和量子阱相互作用的同时也能有效的降低金属的吸收，进而改善量子阱红外探测器的性能，另外通过结构的优化，可以实现本征探测波长在10微米的电磁波，在20微米甚至更远的波长也有很高的吸收，进而为实现红外探测器的波长拓展提供了新的依据。本发明专利技术对于改善器件的性能和优化器件设计都有着十分重要的意义。

A quantum well infrared detector and design method for realizing wavelength expansion function

The invention discloses a quantum well infrared detector and a design method for realizing the function of wavelength expansion. It is characterized by the lower electrode, the activation layer of the quantum well, the medium layer and the metal reflection layer from the bottom to the bottom. The optimization method is through numerical simulation and theoretical calculations indicate that the metamaterials in the medium structure and the metal reflector with a layer of dielectric layer can be enhanced at the same time, in the incident light and quantum well interaction can effectively reduce metal absorption effectively, and improve the performance of quantum well infrared detector, also through the structure the optimization can be achieved, the intrinsic detection wavelength in the electromagnetic wave of 10 micron, 20 micron or even further wavelength also has absorption is very high, which provides a new basis for the realization of infrared detector wavelength expansion. The invention is of great significance to improve the performance of the device and optimize the design of the device.

【技术实现步骤摘要】
一种实现波长拓展功能的量子阱红外探测器及设计方法
本专利技术涉及量子阱红外探测器，具体是指一种实现波长拓展功能的量子阱红外探测器及设计方法。
技术介绍
由于红外探测技术的重要意义和技术难度，人们不断的尝试用新的物理效应去探索对于红外探测器性能的提升，如石墨烯红外探测器，量子点红外探测器等。在红外探测器的性能上截止波长是探测器的核心指标之一，它决定了探测器可探测的光谱范围，为此，对于红外探测器而言，延长截止波长一直是被关注的焦点之一。探测器件的功能就是将光子信号转变成电子信号，所以涉及到的信息载体是光子和电子，用电子态调控方法实现延长截止波长的工作已经有了很长的历史，而且几乎是截止波长延长的唯一途径，在光电转换中具有同样重要角色的光子始终没有能够在截止波长延长上体现出功能。但是从基本物理原理上说，电子态之间跃迁能量对应的波长比截止波长更长时，这样的跃迁的hi存在的，然而这类跃迁的吸收系数非常小，所以把光子信号转换成电信号的几率就很小，解决这个问题的一种基本方法就是把这些很小吸收系数波段的光子与电子的耦合效率进行成倍的提升。从电子态调控的角度，人们从传统的单一光电跃迁过程发展到了二级级联本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实现波长拓展功能的量子阱红外探测器，包括下电极(1)、激活层(2)、光栅(3)、中间介质层(4)和上电极(5)，其特征在于：所述的量子阱红外探测器结构自下而上依次为：下电极(1)、激活层(2)、光栅(3)、中间介质层(4)和上电极(5)，其中：所述的下电极(1)的材料为砷化镓，掺杂浓度均为2╳10

【技术特征摘要】
1.一种实现波长拓展功能的量子阱红外探测器，包括下电极(1)、激活层(2)、光栅(3)、中间介质层(4)和上电极(5)，其特征在于：所述的量子阱红外探测器结构自下而上依次为：下电极(1)、激活层(2)、光栅(3)、中间介质层(4)和上电极(5)，其中：所述的下电极(1)的材料为砷化镓，掺杂浓度均为2╳1018cm-3，厚度为500-800纳米；所述的激活层(2)是20层的砷化镓和铝镓砷复合结构，每层复合结构中，砷化镓的厚度是4.5-5纳米，铝镓砷的厚度是45-50纳米，掺杂浓度均为2╳1018cm-3；所述的光栅层(3)的材料是低掺杂的砷化镓，光栅的周期是5.3-10微米，占空比是0.5微米，材料的折射率为3.1；所述的中间介质层(4)的材料是氮化硅，厚度是2-3微米，折射率为1.9；所述的上电极(5)是金电极，厚度...

【专利技术属性】
技术研发人员：周靖，唐伟伟，刘昌龙，陈彬凯，陈效双，
申请(专利权)人：中国科学院上海技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31