Page 117 - 《真空与低温》2025年第3期
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388                                         真空与低温                                   第 31 卷 第  3  期


                  三色红外探测器在实现多波段探测上取得重                           能带偏移和电荷重新分布等现象可能导致串扰的
              要进展，不同研究团队通过结构设计实现了各通道                            增加，从而引起两个波长的光信号之间的串扰效应；
              较好的探测性能。然而，随着波段增加，信号干扰                            （3）通过对吸收区的掺杂调节，实现吸收区少子类
              问题加剧，如短/中/长波探测器长波和甚长波通道                           型的变化，通过对少子类型的偏压调控，实现对光
              相互干扰，中/长/甚长波探测器中波和长波在一定                           学串音的抑制；（4）通过加入滤光片来过滤两波段
              电压范围内串扰明显。这对探测器稳定性和可靠                             间发生串扰的波段，从而消除串音。
              性产生较大影响，也增加了材料生长和结构设计的                                 解决串音问题是提高探测器成像质量的关键，
              难度，未来需在抑制串扰和优化整体性能方面深入                            有助于提升探测器的信噪比，提高其探测能力，
              研究。                                               有助于增强探测器的稳定性和可靠性，延长其使用

                                                                寿命。
              4 总结与展望

                  为提高多色红外探测器的性能，各研究团队进                          参考文献：
              行了多方面尝试。材料结构设计方面，各团队通过
                                                                [1]   SAI-HALASZ G A，TSU R，ESAKI L. A new semiconduc-
              设计势垒层阻挡部分暗电流，但仍受生长界面等因
                                                                   tor  superlattice[J].  Applied  Physics  Letters， 1977， 30（12）：
              素限制；在材料生长上，MBE 虽能精确控制，但界
                                                                   651−653.
              面互混等问题使实验数据与理论有差距；器件工艺
                                                                [2]   ESAKI L. InAs-GaSb superlattices-synthesized semiconduc-
              水平上，表面漏电流在长波及甚长波器件中仍是关
                                                                   tors  and  semimetals[J].  Journal  of  Crystal  Growth， 1981，
              键问题，部分团队通过改进刻蚀精度和钝化工艺改
                                                                   52（1）：227−240.
              善，但未完全解决；量子效率方面，各团队通过优化
                                                                [3]   SMITH D L，MAILHIOT C. Proposal for strained type II su-
              材料吸收系数和扩散长度等相关因素，如调节掺杂
                                                                   perlattice  infrared  detectors[J].  Journal  of  Applied  Physics，
              水平和改善界面质量等，取得一定成效，但仍有提
                                                                   1987，62（6）：2545−2548.
              升空间；在串音问题上，中国科学院半导体研究所
                                                                [4]   ROTHMAN  J， BOMIOL  E  D， BALLET  P， et  al.  HgCdTe
              在长波/长波双色探测器中设计               M  型势垒结构抑制              APD-focal  plane  array  performance  at  DEFIR[C]//Proceed-
              串扰，华北光电技术研究所在探测器制备中优化器
                                                                   ings of SPIE-The International Society for Optical Engineer-
              件工艺以减少串扰，但效果有待进一步提升。
                                                                   ing，2009.
                  目前已经研制出的多色红外探测器包括双色
                                                                [5]   PETERSON  J  M， LOFGREEN  D， FRANKLIN  J  A， et  al.
              短/中、短/长、中/中、中/长、长/长、长/甚长波以及                          MBE  growth  of  HgCdTe  on  large-area  Si  and  CdZnTe
              三色短/中/长、中/长/甚长波红外探测器，四色及以                            wafers for SWIR，MWIR and LWIR detection[J]. Journal of
              上鲜有报道。随着双色红外探测器由短波向长波                                Electronic Materials，2008，37（9）：1274−1282.
              发展，暗电流和量子效率决定的探测率性能逐渐降                            [6]   NESHER  O， PIVNIK  I， ILAN  E， et  al.  High  resolution
              低。目前普遍存在的一个问题是串扰，两个通道间                               1 280×1 024，15 μm pitch compact InSb IR detector with on-
              相互串扰，致使器件性能降低，成像分辨率降低。                               chip ADC[C]//Proceedings of SPIE - The International Soci-
              发展到三色探测器，暗电流和量子效率逐渐恶化，                               ety for Optical Engineering，2009.
              随着外延层厚度增大，材料的生长受到更严峻的挑                            [7]   ROGALSKI.  HgCdTe  infrared  detector  material： History，
              战。器件的结构设计和工艺也决定着探测器的性                                status and outlook[J]. Reports on Progress in Physics，2005，
              能，串音问题也变得明显，由双色的两通道干扰到                               68（10）：2267−2336.
              三通道干扰，严重影响着器件的性能。                                 [8]   SCHNEIDER H，LIU H C. Quantum well infrared photode-
                  未来在解决串音问题方面可以从四个方面入                              tectors[M].  Springer  Series  in  Optical  Sciences， Springer，
              手：（1）设计合适的势垒层，通过在器件中加入一种                             2007.
              单极势垒层，随着偏压的变化，吸收层中产生的光                            [9]   NEDELCU  A， GUERIAUX  V， BAZIN  A， et  al.  Enhanced
              生载流子因为单极性势垒的阻挡无法进入另一侧                                quantum  well  infrared  photodetector  focal  plane  arrays  for
              的电极从而降低光学串扰；（2）优化势垒层界面的                              space applications[J]. Infrared Physics and Technology，2009，
              生长，减少缺陷和杂质的产生，杂质、缺陷和界面                               52（6）：412−418.
              会影响光生载流子的运动和相互作用，例如界面的                            [10]   WALTHER  M， SCHMITZ  J， REHM  R  et  al.  Growth  of
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