Page 110 - 《真空与低温》2025年第3期

尉鹏举等：InAs/GaSbⅡ类超晶格多色红外探测器降低串音影响的研究进展 381

图 4（a） [35] 为该器件的量子效率图，短波 1.7 μm 的峰值 D 在 * 2.5 μm 处为 1.51×10 cm·Hz /W；中波
1/2
12
11
*
1/2
处器件量子效率的最大值为 37%，中波 5.1 μm 处 通 道 的 峰 值 D 在 5.2 μm 达 到 6.11×10 cm·Hz /
器件量子效率的最大值为 28%，由探测率的式（3）， W 。短波通道的光学串扰为 0.4%，中波通道的光
[35]
绘制得到的探测率谱如图 4（b） [35] 所示。短波通道 学串扰为 24%。

40
0 mV T=77 K 0 mV
T=77 K
110 mV 110 mV
120 mV 10 12 120 mV
30 130 mV 0 mV 130 mV 130 mV
量子效率/% 20 0 mV 130 mV （cm·Hz 1/2 ·W −1 ） 10 11 110 mV

10 探测率/
110 mV

0 10 10
1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
波长/μm 波长/μm
（a）量子效率 （b）探测率

图 4 320×256 中/短双色红外探测器量子效率与探测率
Fig. 4 Quantum efficiency and detectivity of 320×256 mid /short dual color infrared detector

2.2 短波/长波双色红外探测器 特性则转变为针对长波红外通道，且随着偏压的逐
2010 年，中国科学院半导体研究所研制出了 渐增大，响应强度也相应增强，在偏压达到 2.6 V
短波/长波双色探测器结构 [36] ，其结构如图 5（a） [36] 时达到其最大值。值得注意的是，上述实验结果与
所 示， 短 波 通 道 为 GaSb PIN 结 。 长 波 通 道 为 先前的理论模拟结果呈现出良好的一致性。由于
NMπP 结构，吸收区结构为 16MLInAs/8MLGaSb。 短波光谱和长波光谱重叠部分较少，串音并不明显，
图 5（b） [36] 揭示了器件的光谱响应特性。在 可忽略不计。然而，尽管实验结果令人满意，但
−300~0 mV 偏压之间，器件主要对短波红外通道表 2.6 V 的长波红外通道开启电压对于红外焦平面的
[36]
现出响应特性。而当施加正向偏压时，器件的响应 制备而言并不理想 。

上电极
20 nm N+InAs 0 mV
−3
（n=2×10 cm ） 接触层 短波红外 长波红外 −20 mV
18
N 18ML InAs（Si doped）/3ML GaSb/5ML AlSb/3ML GaSb 1.0 截止波长 −40 mV
−80 mV
500 nm（n=2×10 18 cm −3 ） 1.63 μm 截止波长 −60 mV
18ML InAs/3ML GaSb/5ML AlSb/3ML GaSb 10.5 μm −100 mV
M 500 nm 长波 −200 mV
−300 mV
π 16ML InAs/7ML GaSb 2.35 V
2.40 V
2 000 nm
2.47 V
8ML InAs/12ML GaSb（Be doped） 强度/a.u. 0.5 2.45 V
−3
18
2.53 V
P 500 nm（p=23×10 cm ） 2.50 V
GaSb（Be doped）
−3
1 000 nm（p=2×10 cm ） 2.55 V
2.57 V
18
GaSb 下电极 中波 2.59 V
I 2.60 V
2 000 nm 2.70 V
2.71 V
GaSb（Te doped）
N 550 nm（p=2×10 cm ） 缓冲层 0
−3
18
13 000 nmN+GaSb 2 4 6 8 10 12
（p=2×10 cm ） 波长/μm
−3
18
GaSb 衬底
（a）器件结构 （b）光谱响应
图 5 短/长波双色红外探测器光电性能
Fig. 5 Photoelectric performance of short /long wavelength dual color infrared detector

2.3 中波/中波双色红外探测器 研究所（IAF）成功地研发出了一种新的中波双色红
[37]
2009 年，德国弗朗霍夫协会的应用固体物理 外焦平面器件 。“蓝色”通道的截止波长和噪声