Page 115 - 《真空与低温》2025年第3期

386 真空与低温 第 31 卷 第 3 期

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线表示超晶格的有效带隙），利用两个吸收层之间 通道的探测率为 1.0×10 cm·Hz /W。LWIR 通道在
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的导带偏移和不同掺杂水平的影响来控制单个通 4.5 V 时达到 19% 的饱和 QE，探测率为 2.0×10 cm·
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道的开启电压。随着施加的偏置电压的变化，光电 Hz /W。这种一体化的设备还提供了在高工作温
二极管依次表现出三种不同颜色的行为，对应于 度下作为单波段或双波段光电探测器工作的性能。
三个吸收区的带隙。在每个通道中实现了明确的 该器件的设计为三色红外成像开辟了新的前景 。
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截止点和高量子效率。如图 17 所示 ，在 77 K 时， 但是在长波和甚长波中，两个通道的信号相互干扰，
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SWIR 通道的探测率为 3.0×10 cm·Hz /W。MWIR 影响探测器的稳定性和可靠性。

上电极 SW MW LW
AlSb
SWIR SWIR 吸收层 GaSb
(7/1/5/1 ML
InAs/GaSb/AlSb/GaSb)
InAs
GaSb
MWIR MWIR 吸收层
(7.5/10 ML InAs/GaSb)

InAs
LWIR LWIR 吸收层 GaSb
(11/7 ML InAs/GaSb)
下电极
P-接触层 InAs
P GaSb 缓冲层
+
N-type GaSb 衬底

图 16 具有两个电极的三波段 SWIR-MWIR-LWIR 光电二极管结构的示意图和三个吸收层中超晶格的能带排列示意图
Fig. 16 Schematic diagram of a triple-band SWIR-MWIR-LWIR photodiode structure with two terminal contacts and schematic band
alignment of superlattices in three absorption layers

70
V b =4.5V 40 T=77 K V b =4.5V
60 V b =1V 30 LW 10 13 V b =1V
V b =−2V MW V b =−2V
SW
50 量子效率/% 20
T=77 K 10 10 12 D = qη [ 2qJ+ 4k b T ] −1/2
量子效率/% 40 0 −5 −3 −1 1 3 5 （cm·Hz 1/2 ·W −1 ） 10 11 hc RA
*
30
偏压/V
20 探测率/

10 10 10
0 10 9
2 3 4 5 6 7 8 9 10 2 3 4 5 6 7 8 9 10
波长/μm 波长/μm
（a）量子效率 （b）探测率

图 17 短/中/长波三色探测器性能
Fig. 17 Performance of short/medium/long wave three-color detectors

3.2 中/长/甚长波三色红外探测器 结构示意图，该三色红外探测器由上、中、下三个电
2016 年，中国科学院半导体研究所采用 NIPIN/ 极组成。在该器件中，上、中电极之间是用 NIPIN 异
NIP 双异质结实现三色红外探测 [46] 。图 18 是器件 质结组成的中波通道和长波通道。中、下电极之间