Page 114 - 《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 385

N-type InAs, 0.02 μm 波段-1
N-18InAs/3GaSb/5AlSb/3GaSb, 0.5 μm 1.0 波段-2
M-18InAs/3GaSb/5AlSb/3GaSb, 0.5 μm 0.8
归一化光谱响应/a.u.
π-10.5InAs/7GaSb, 2 μm 0.6
Al 0.2 Ga 0.8 Sb 势垒层, 0.2 μm 0.4

π-14InAs/7GaSb, 2 μm
M-18InAs/3GaSb/5AlSb/3Gasb, 0.5 μm 0.2
N-18InAs/3GaSb/5AlSb/3GaSb, 0.5 μm 0

N-type GaSb 衬底 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
波长/μm
（a）长/长波双色超晶格探测器结构 （b）长/长波双色超晶格探测器光谱响应图 [43]
图 14 器件结构和归一化光谱响应
Fig. 14 Device structure and normalized spectral response

2.6 长波/甚长波双色红外探测器 器件的基本结构如图 15（a）所示。
2019 年，中国科学院半导体研究所和上海技术 当偏压为−0.1 V 时，长波器件光谱响应 50% 的
物理研究所报道了基于 InAs/GaSb Ⅱ类超晶格实 截止波长为 10 μm；当偏压变为 40 mV 时，器件光
现了长波、甚长波双色红外探测器的研究 。在 77 K 谱响应 50% 的截止波长为 16 μm ；由计算可得甚
[44]
[44]
下测得长波器件 50% 的截止波长为 9.6 μm，响应 长波对长波的串音为 9.9%，长波对甚长波的串音
度为 3.2 A/W；甚长波器件在 77 K 条件下 50% 的 为 11.8%，如图 15（b）所示，开启长波与甚长波协同
9
1/2
截止波长为 14.5 μm，其探测率为 4.3×10 cm·Hz /W， 探测新路径，为极长波红外探测技术发展提供重要
长波和甚长波器件的量子效率分别为 51.6% 和 14%。 数据与技术起点。

8 μm 13 μm
InAs 50
10.3ML InAs/8ML GaSb 3 −0.1 V 40
13ML InAs/8.5ML GaSb （A·W −1 ） 2 40 mV 30

16.2ML InAs/10.75ML GaSb 响应度/ 10 μm 16 μm 20 量子效率/%
8ML InAs/8ML Gasb 1 X1 X5
X1 X5 10
GaSb 缓冲层
0 0
GaSb 衬底 0 5 10 15 20 0 5 10 15 20
波长/μm
（a）长波甚长波器件结构图 （b）器件的光响应和量子效率图
图 15 器件结构和响应度及量子效率
Fig. 15 Device structure and responsivity and quantum efficiency

在双色红外探测器研究中，不同波段组合的探 长波探测器虽实现了长波段探测，但串扰问题严重
测器在性能上各有优劣。短波/中波和短波/长波探 制约其性能提升，是后续研究需重点攻克的方向。

测器在特定波长下能取得较高量子效率和探测率，
3 InAs/GaSbⅡ类超晶格三色红外探测器
但仍受串扰和暗电流影响，如短波/中波探测器中
波通道光学串扰达 24%。中波/中波、中波/长波探 3.1 短/中/长波三色红外探测器
测器在实际应用场景如气体成像和多波段探测中 2016 年美国西北大学量子器件研究中心研制
展现出一定优势，但也面临工艺优化降低盲元率和 出了短/中/长三色探测器 [45] ，其结构如图 16 所示
进一步提升探测性能的问题。长波/长波和长波/甚 （插图中的彩色矩形表示组件材质的禁带宽度，虚