高量子效率InAs/GaSb II类超晶格谐振腔长波红外探测器研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61505235
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0504.红外与太赫兹物理及技术
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Because of its excellent infrared detecting properties, InAs/GaSb type II superlattice infrared detector becomes a research hotspot around the world. Especially, long wavelength large area focal plane arrays become critical components in our country. Facing to the relative low quantum efficiency problem of type II superlattice infrared detector, considering the internal and external quantum efficiency, we create a resonant cavity enhanced InAs/GaSb type II superlattice infrared detector structure which is commonly used in semiconductor lasers. To improve the external quantum efficiency of InAs/GaSb type II superlattice infrared detectors, we will simulate the optical structure of superlattice resonant cavity, analyze the surface reflection inhibition mechanism of resonant cavity structure and design a resonant cavity structure working by which the surface reflectance of superlattice detectors will reduce to zero. To improve the internal quantum efficiency, we will deeply study the intrinsic relationship between the absorption region thickness and diffusion length of the superlattice resonant cavity, solve the key problem of how diffusion length limits the device quantum efficiency, and design a resonant cavity structure by which the quantum efficiency can break through the diffusion length limits. Combining with the superlattice energy band design, we will introduce the dark current suppression sturcture in the resonant cavity structure including electronic and hole barrier. We will design and prepare a 12.5 micron working wavelength superlattice resonant cavity detector and finally achieve a high quantum efficiency.
InAs/GaSb II类超晶格以其优异的红外探测性能,近年来国内外研究的一个热点。尤其是长波大面阵的超晶格探测器更是目前国家迫切需求的关键核心元器件。本项目针对超晶格探测器量子效率欠佳的关键问题,从内外量子效率两个角度同时出发,借鉴激光器中常用的谐振腔结构,创造性地提出了高量子效率InAs/GaSb II类超晶格谐振腔吸收增强型探测器研究方案。对超晶格谐振腔的光学结构进行模拟计算,分析谐振腔结构对超晶格探测器表面反射抑制机理,设计在工作波段表面零反射的超晶格谐振腔器件结构,实现器件外量子效率的提升;对超晶格谐振腔吸收区厚度与扩散长度的深入研究,解决扩散长度限制器件量子效率的关键问题,设计突破扩散长度限制的谐振腔超晶格探测器结构,提升器件的内量子效率。最后结合超晶格能带设计,在谐振腔中引入电子势垒和空穴势垒作为暗电流抑制结构。研制出工作中心波长为12.5微米的高量子效率超晶格谐振腔探测器。

结项摘要

本研究针对超晶格红外探测器中量子效率较低的问题展开。从探测器外量子效率和内量子效率两个方面展开了研究。本研究将半导体激光器常用的谐振腔结构引入到超晶格红外探测器中。为了提升超晶格探测器的外量子效率,本研究设计了谐振腔结构的超晶格探测器,在谐振腔镜面反射的作用下,使得器件在工作波长处探测器内光子到外部的反射率降到零,从而提升该波长处探测器的量子效率。为了提升超晶格探测器的内量子效率,研究了吸收区厚度与探测器少子扩散长度的关系,通过谐振腔的共振效应突破了吸收区厚度对量子效应的限制。模拟并分析了超晶格吸收区各项参数对器件光谱响应的影响,获得了间接测试吸收区材料折射率和吸收系数的方法。在谐振腔长波器件能带中引入了电子势垒和空穴势垒,以抑制长波探测器的暗电流。开发了针对GaSb衬底的剥离技术。成功研制出了波长为12微米的长波谐振腔结构探测器。其在8μm处量子效率为67.9%,在10μm处量子效率为51.3%。谐振腔结构被作为一个高量子效率的探测器结构被应用于长波探测器研制当中。最后,利用该结构研制出了长波焦平面探测器。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
High performance InAs/GaAsSb superlattice long wavelength infrared photo-detectors grown on InAs substrates
在 InAs 衬底上生长的高性能 InAs/GaAsSb 超晶格长波长红外光电探测器
  • DOI:
    10.1088/1361-6641/aa6377
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Semiconductor Science and Technology
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Xu Zhicheng;Chen Jianxin;Wang Fangfang;Zhou Yi;He Li;Chen JX
  • 通讯作者:
    Chen JX
ICP etching for InAs-based InAs/GaAsSb superlattice long wavelength infrared detectors
用于 InAs 基 InAs/GaAsSb 超晶格长波红外探测器的 ICP 蚀刻
  • DOI:
    10.1016/j.infrared.2018.03.003
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Infrared Physics & Technology
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Huang Min;Chen Jianxin;Xu Jiajia;Wang Fangfang;Xu Zhicheng;He Li
  • 通讯作者:
    He Li
MBE growth and characterization of type-II InAs/GaSb superlattices LWIR materials and photodetectors with barrier structures
II 型 InAs/GaSb 超晶格长波红外材料和势垒结构光电探测器的 MBE 生长和表征
  • DOI:
    10.1016/j.jcrysgro.2017.03.041
  • 发表时间:
    2017-11
  • 期刊:
    Journal of Crystal Growth
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Jianxin Chen
  • 通讯作者:
    Jianxin Chen

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其他文献

InAs/GaAsSb带间级联中波红外焦平面研究
  • DOI:
    10.11972/j.issn.1001-9014.2019.06.011
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    红外与毫米波学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    周易;柴旭良;田源;徐志成;黄敏;许佳佳;黄爱波;白治中;陈红雷;丁瑞军;陈建新;何力
  • 通讯作者:
    何力
GaAs/AlGaAs双量子阱实空间转移效应模拟与实验
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    红外与毫米波学报
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  • 作者:
    余成章;靳川;白治中;陈建新
  • 通讯作者:
    陈建新
InAs/GaSb Ⅱ类超晶格长波红外探测器的实时γ辐照效应
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    红外与毫米波学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    靳川;许佳佳;黄爱波;徐志成;周易;白治中;王芳芳;陈建新;陈洪雷;丁瑞军;何力
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碲化镉薄膜太阳电池中的关键科学问题研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    物理
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    --
  • 作者:
    王德亮;白治中;杨瑞龙;侯泽荣
  • 通讯作者:
    侯泽荣
CdCl_2热处理对CdS/CdTe界面扩散和界面反应的影响研究
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国科学技术大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    万磊;侯泽荣;王德亮;白治中
  • 通讯作者:
    白治中

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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