锑化物增加红外探测

锑化物增加红外探测

组合InGaAs与GaAsSb的耦合能创造超越现有设计效率的探测器

美国弗吉尼亚大学的研究者们正在开发基于InGaAs和GaAsSb材料量子阱效应的令人难以置信的多功能红外光探测器。

这些器件工作在室温下，并且将光谱范围扩展到800nm到2.8um，这使得它们适用于包括通信、夜间成像、肿瘤传感以及大气监控和探测等诸多广泛的应用。“现有其它的探测器在这一波长范围内也具有良好的探测性能，但是它们不是需要冷却就是具有制造良率低下等缺点”，Jinrong Yuan说到。

Yuan指出，InGaAs/GaAsSb系统的一个有趣而有益的特点是它的II型结构，它指示了光传输是间接的且发生在临近的层间。它的有效的能带带隙比整块的InGaAs要更窄，这使得其能在更长的光波下进行探测。

通过拉紧三重层可以将整块InGaAs的探测光谱范围扩展到2.5um，但是这一步骤会产生缺陷，进而导致暗电流，并且最终会需要探测器冷却。然而，由弗吉尼亚大学的研究者们首创的II型结构是晶格匹配的。

这一研究团对最近通过使用由厚度为7nm的In0.53Ga0.47As 以及 厚度为5nm Ga0.5As0.5Sb等100个替带层制造了这种探测器。

这种通过MBE生长的器件的性能已经与同样是由这一研究团队制造的常规InGaAs探测器进行了对比。II型探测器的暗电流会高出两个数量级，原因是由于在量子阱界面的缺陷，以及由于较小的有效能带间隙引起的较高密度的热载流子。

工程师们的测试结果揭示出，这一更加创新的探测器的效率超越了它的整块探测器同类产品，其传输量子效率在1064nm和1550nm波长下分别为80.2%和57.8%。

该研究团队的下一目标是改进这种器件在800nm到2.8um这一整个波长范围内的量子效率。

J. Yuan et al. Electron. Lett 47 1144 (2011)