量子点红外探测器研究进展

红外光电探测器技术的发展(学术前沿专题)

量子点红外光电探测器技术的发展 （学术前沿专题） 专业：测试计量技术及仪器 班级：硕研22班 学生学号： S0908******* 学生姓名：李刚

量子点红外光电探测器 目前大多数红外焦平面阵列（FPA）都以量子阱红外光电探测器（QWIP）或碲镉汞（MCT）光电探测器为基础，而这两类探测器都存有重大的不足。 QWIP对垂直入射光的探测效率很低，因为垂直方向上光子的跃迁被禁止。尽管利用光栅可以弥补这一缺点，但光栅的制作无疑会增加系统的成本。另外，QWIP在高温工作时暗电流较高，所以通常采用冷却方式使其在低温下工作，这便大大增加了成像系统的成本、体积和功耗。 MCT光电探测器则因为MCT固有的不稳定性，很难实现高度均匀的探测器阵列，而且以MCT为基础的FPA还具有成本高和效率低的缺点。 近年来，量子点红外光电探测器（QDIP）在工作温度和量子效率方面取得的重大进步，将有望引领新一轮成像技术热潮，并将在医学与生物学成像、环境与化学监测、夜视与太空红外成像等领域开辟新的应用天地。目前，通过采用纳米技术形成量子点，研究人员已经在开发室温或接近室温工作的高性能成像器方面迈出了一大步。 量子点又称“人造原子”，目前量子点作为提高电子与光电子器件性能的一种手段，已经被广泛应用。量子点的尺寸很小，通常只有10nm，因此其具有独特的三维光学限制特性。将量子点应用在红外光电探测器上，可以使探测器在更高的温度下工作。 开发高温工作的红外光电探测器，可以降低红外成像系统的成本，减小重量，提高效率，这将极大地拓展红外光电探测器的应用范围。研究人员已经开发出了首个以QDIP为基础的焦平面阵列。

光电探测器 入门详细解析

光电探测器 摘要 本文研究了近期崛起的高科技新秀：光电探测器。本文从光电探测器的分类、原理、主要参数、典型产品与应用、前景市场等方面简单介绍了光电探测器，使大家对光电探测器有一个初步的理解。了解光电探测材料的原理不仅有利于选择正确适宜的光电探测材料，而且对研发新的光电探测器有所帮助 一、简单介绍引入 光电探测器是指一类当有辐射照射在表面时，性质会发生各种变化的材料。光电探测器能把辐射信号转换为电信号。辐射信号所携带的信息有：光强分布、温度分布、光谱能量分布、辐射通量等，其进过电子线路处理后可供分析、记录、储存和显示，从而进行探测。 光电探测器的发展历史： 1826年，热电偶探测器→1880，金属薄膜测辐射计→1946，热敏电阻→20世纪50年代，热释电探测器→20世纪60年代，三元合金光探测器→20世纪70年代，光子牵引探测器→20世纪80年代，量子阱探测器→近年来，阵列光电探测器、电荷耦合器件（CCD） 这个被誉为“现代火眼金睛”的光电探测材料无论在经济、生活还是军事方面，都有着不可或缺的作用。 二、光电探测材料的分类。 由于器件对辐射响应的方式不一样，以此可将光电探测器分为两大类，分别是光 1

子探测器和热探测器。 ○1光子探测器：光子，是光的最小能量量子。单光子探测技术，是近些年刚刚起步的一种新式光电探测技术，其原理是利用新式光电效应，可对入射的单个光子进行计数，以实现对极微弱目标信号的探测。光子计数也就是光电子计数，是微弱光（低于10－14W）信号探测中的一种新技术。 ○2利用光热效应制作的元件叫做热探测器，同时也叫热电探测器。（光热效应指的是当材料受光照射后，光子能量会同晶格相互作用，振动变得剧烈，温度逐渐升高，由于温度的变化，而逐渐造成物质的电学特性变化）。 若将光电探测器按其他种类分类，则 按应用分类：金属探测器，非成像探测器（多为四成像探测器），成像探测器（摄像管等）。 按波段分类：红外光探测器（硫化铅光电探测器），可见光探测器（硫化镉、硒化镉光敏电阻），紫外光探测器。 2

中远红外探测器发展动态

中远红外探测器发展动态 1 红外光电探测器的的历史 红外探测成像具有作用距离远、抗干扰性好、穿透烟尘雾霾能力强、可全天候、全天时工作等优点在军用和民用领域都得到了极为广泛的应用按照探测过程的物理机理，红外探测器可分为两类即热探测器和光电探测器。光电探测器的工作原理是目标红外辐射的光子流与探测器材料相互作用，并在灵敏区域产生内光电效应。因具有灵敏度高、响应速度快的优点，光电探测器在预警、精确制导、火控和侦察等红外探测系统中得到广泛应用。 红外焦平面阵列可探测目标的红外辐射，通过光电转换、电信号处理等手段，可将目标物体的温度分布图像转换成视频图像，是集光、机、电等尖端技术于一体的红外光电探测器H。目前许多国家，尤其是美国等西方军事发达国家，都花费大量的人力、物力和财力进行此方面的研究与开发，并获得了成功。红外光电探测器研究从第一代开始至今已有40余年历史，按照其特点可分为三代。第一代(1970s～1980s)主要是以单元、多元器件进行光机串／并扫描成像，以及以4×288为代表的时间延迟积分(TDI，time delay integration)类扫描型(scanning)红外焦平面列阵。单元、多元探测器扫描成像需要复杂笨重的二维、一维扫描系统结构，且灵敏度低。第二代红外光电探测器是小、中规格的凝视型(staring)红外焦平面列阵。M×N凝视型红外焦平面探测元数从1元、N元变成M×N元，灵敏度也分别从l与N1/2增长M×N1/2倍和M1/2。而且，大规模凝视焦平面阵列，不再需要光机扫描，大大简化整机系统。 目前，正在发展第三代红外光电探测器。探测器具有大面阵、小型化、低成本、双色(two-color)与多色(multi-color)、智能型系统级灵巧芯片等特点，并集成有高性能数字信号处理功能，可实现单片多波段融合高分辨率探测与识别。因此，本文将重点综述三代红外光电探测器的材料体系及其研究现状，并分析未来红外光电探测器的材料选择及发展趋势。 2 三代探测器的材料体系与发展现状 红外光电探测器的材料很多，但真正适于发展三代红外光电探测器，即响应波段灵活可调的双色与多色红外焦平面列阵器件的材料则很少。目前，主要有传统的HgCdTe和QWIPs，以及新型的二类SLs和QDIPs，共四个材料体系。作为

量子阱红外探测器(QWIP)调研报告

量子阱红外探测器（QWIP）调研报告 信息战略中心（2007.07.12） 引言 (2) 1、量子阱红外探测器的原理 (3) 1.1量子阱红外探测器基本原理简介 (3) 1.2QWIP的几种跃迁模式 (4) 1.3量子阱结构的选择 (6) 1.4QWIP的材料选择 (7) 1.5入射光的耦合 (9) 1.6QWIP的性能参数 (11) 1.7 量子阱周期数对器件性能的影响[9] (12) 1.8QWIP的抗辐射机理与方法 (13) 参考文献： (17) 2、量子阱红外探测器的制备方法 (19) 2.1直接混杂法制备红外探测器焦平面阵列像元 (19) 3、量子阱红外探测器的国内外主要应用 (22) 3.1红外探测器分类 (22) 3.2红外探测器发展历程 (23) 3.3红外探测器基本性能参数 (23) 3.4各种焦平面阵列（FPA S）的性能比较 (25) 3.5红外成像系统的完整结构 (26) 3.5.1 焦平面结构 (27) 3.5.2 读出电路 (27) 3.6QWIP探测器实例分析 (29) 3.7QWIP的应用领域及前景分析 (31) 参考文献： (33)

引言 半导体量子阱(Qw)、超晶格(SL)材料是当今材料科学研究的前沿课题，被比喻为实验中的建筑学，即以原子为最小砌块的微观建筑学。它所产生的人工晶体，其性质可人为改变控制，它比通常意义上的晶体材料具有巨大的优越性和发展前景。它的一个极有前途、极为重要的应用领域是新型红外探测器，即第三代红外焦平面量子阱探测器。量子阱新材料是发展新型红外探测器的先导。 红外焦平面探测器是从单元和线阵基础上发展起来的第三代红外探测器，它标志着热像技术已从“光机扫描”跃进到“凝视”这个高台阶，从而使热像系统的灵敏度、可靠性、功能容量及实时性等都获得无以伦比的瞩目进步。众所周知，探测器是决定红外系统属性的主要矛盾，基于红外焦平面探测器的问世，它与信号读出处理电路一体化的成功，以及长寿命闭环斯特林致冷器的实用化，使红外焦平面探测器在以下重要领域得到重要应用或正在考虑其应用： ①空间制导武器。如用焦平面探测器导引头拦截卫星； ②红外预警卫星及机载红外预警系统； ③巡航导弹、地地导弹、空地导弹、防空导弹、海防导弹及反舰导弹的红外制导系统的基本组成； ④地基(包括舰艇平台)红外制导站及红外搜索，跟踪系统； ⑤小型导弹制导及夜间瞄准； ④坦克、飞机、舰艇等运载工具的夜间观测、目标瞄准、自动跟踪等。 红外焦平面探测器早期实用的是Pbs，现在的重点是碲镉汞，Si：Pt及半导体量子阱焦平面探测器。其中半导体量子阱焦平面探测器，在五年内接近走完了碲镉汞(MCT)探测器30年的历程，现在虽然在探测度指标上还不如MCT，但经过进一步的攀登，这种完全靠科学家、计算机的，由MBE或MOCND技术制造的新一代焦平面器件可能成为现代国防的复眼。无疑，今后哪个国家能抢占这个高地，这将在各国国防力量的对比方面产生重要的影响。

量子点敏化太阳能电池研究进展_刘晓光

量子点敏化太阳能电池研究进展 111,2* 刘晓光，吕丽丽，田建军 12 （北京科技大学新材料技术研究院，北京 100083；中国科学院北京纳米能源与系统研究所，北京 100083） 摘要：半导体量子点（Quantum Dot，简称QD）因其具有多种优异的光电性能而在太阳能转换方面得到了广泛地应用。量子点敏化太阳能电池（Quantum Dot Sensitized Solar Cell，简称QDSC），因其工艺简单、制造成本低和理论光电转换效率高，被认为是极具发展潜力的新一代太阳能电池。本文介绍了QDSC的基本结构和工作原理、QDSC的转换效率及影响因素、QDSC的研究进展等。另外，我们还对量子点敏化太阳能电池的发展进行了展望。 关键词：量子点；太阳能电池；量子点敏化太阳能电池；研究进展 引言 随着世界经济的快速发展，人们对能源的需求量与日俱增，化石能源作为不可再生能源，已无法满足全球的能源消耗。此外，化石能源的大量使用会造成全球变暖和环境污染等问题。因而，寻求可高效利用并且对环境友好的可再生能源是世界各国的共同目标。太阳能作为一种清洁的可再生能源，已经引起了广泛的关注，被认为是传统能源的最佳替代品。根据所用材料的不同，太阳能 [1] 电池可分为：硅基太阳能电池、化合物薄膜太阳能电池、光电化学太阳能电池、有机太阳能电池和多结太阳能电池等。 量子点，是三维尺寸小于或接近激子波尔半径，具有量子局限效应的准零维纳米粒[2,3] 子。光敏性量子点是一种窄禁带宽度的半 [4][5][6]导体材料，如CdS，CdSe，PbS， [7] InAs等，它可通过吸收一个光子能量产生多个激子或电子-空穴对，即多重激子效应（Multiple Exciton Generation，简称ME G），进而形成多重电荷载流子对，以更加有效地利用太阳能。根据美国物理学家 [8] Shockley和Queisser提出的S-Q极限模型，半导体PN结太阳能电池的光电转换效率极限为31%，如单晶硅、多晶硅太阳能电池等均受限于这一模型。然而以QD为光敏剂构筑的量子点敏化太阳能电池，在MEG效应作用下，则能突破S-Q极限效率模型，具有更高 [9,10] 的理论光电转换效率。并且，QDSC制造成本远低于硅基太阳能电池。因此，QDSC被认为是极具发展潜力的新一代太阳能电池，成为世界范围内研究的热点之一。 1 QDSC的基本结构和工作原理 QDSC是由有机染料敏化太阳能电池（Dye Sensitized Solar Cell，简称DSC）衍生而来，与之不同的是QDSC采用窄禁带宽度的QD取代DSC中的有机染料分子作为电子激发的敏化剂。与有机染料相比，QD不仅 [11~13]具有MEG效应，而且还具有其它优点：（1）QD光谱吸收范围更广，其带隙可以根据其尺寸大小来调节；（2）QD具有比有机染料分子更大的消光系数和光化学稳定性；（3）QD具有大的固有偶极矩，利于激发态电子-空穴的分离。QDSC的工作原理如图1所示，其电池主要是由导电透明电极 （如FTO）、多孔光阳极（如TiO薄膜）、 2 量子点敏化剂（QD）、电解质（如多硫化 物）和对电极（如Cu S）组成。在入射光子 2 的作用下，QD中的电子从价带跃迁到导 带，激发态的电子快速注入到光阳极TiO导 2带中，在FTO玻璃上富集并通过外电路流向 2-对电极，QD中留下的空穴与电解质中 的S

量子阱的应用

3 量子阱器件的应用 3 . 1 量子阱红外探测器 量子阱红外探测器(QWIP)是20世纪90年代収展起来的高新技术。与其他红外技术相比,QWIP具有响应速度快、探测率与HgCdTe探测器相近、探测波长可通过量子阱参数加以调节等优点。而且,利用MBE 和MOCVD等先迚工艺可生长出高品质、大面积和均匀的量子阱材料, 容易做出大面积的探测器阵列。正因为如此,量子阱光探测器,尤其是红外探测器受到了广泛关注。QWIP是利用掺杂量子阱的导带中形成的子带间跃迁, 幵将从基态激収到第一激収态的电子通过电场作用 形成光电流这一物理过程,实现对红外辐射的探测。通过调节阱宽、垒宽以及AlGaAs中Al组分含量等参数, 使量子阱子带输运的激収态 被设计在阱内(束缚态) 、阱外(连续态)或者在势垒的边缘或者稍低于势垒顶(准束缚态),以便满足不同的探测需要,获得最优化的探测灵敏度。 因此,量子阱结构设计又称为“能带工程”是QWIP最关键的一步。另外,由于探测器只吸收辐射垂直与阱层面的分量,因此光耦合也是QWIP的重要组成部分。基于QWIP焦平面阵列研制出的成像系统, 已经被广泛地应用于军事、工业、消防等领域,其小型化、便捷化的特点受到了人们的青睐。 (1)军事方面,QWIP在武器精确制导、战场监视与侦察、搜索和自动跟踪、探测地雷等方面都有广泛的应用。(2)工业方面,QWIP可要用于各种设备的故障检测和产品的质量检测。例如高压输电线路故障的检测十分困难, 可以利用量子阱红外探测器阵列制成的红外相机,从直升 机上对故障収生的位置迚行准确定位。产品的无损探伤及质量鉴定可以借助 QWIP,这主要是指金属、非金属材料及其加工部件。另外,在金属焊接部件的质量鉴定方面,无需对样品迚行解剖和取样,就可以方便地查出

红外探测器简介

红外探测器 设计研发部-平 一、红外探测器市场以及应用领域 红外探测技术目前主要分为近红外、中红外和远红外三种研究领域。其中，中红外探测技术由于中红外线的高强度和高穿透性，应用最为广泛，研究也最为成熟；远红外的主要优点就是其穿透性，可用于探测、加热等，应用也比较广泛。近红外，由于其包含氢氧键、碳氢键、碳氧键等功能键的特征吸收线。大气中的水气、二氧化碳、大气辉光等也集中在这个波段。特有的光谱特性使得短波红外探测器可以在全球气候监测、国土资源监测、天文观测、空间遥感和国防等领域发挥重大作用。红外探测器广泛应用于军事、科学、工农业生产和医疗卫生等各个领域，尤其在军事领域，红外探测器在精确制导、瞄准系统、侦察夜视等方面具有不可替代的作用。随着红外探测技术的飞速发展，红外探测器在军事、民用等诸多领域都有着日益广泛的应用。作为高新技术的红外探测技术在未来的应用将更加广泛，地位更加重要。 小型红外探测器是受价格驱动的商品市场，而中型和大型阵列探测器则是受成本和性能驱动的市场，并且为新产品提供了差异化的空间。但是在每种红外探测器技术（如热电/热电偶/微测辐射热计）之间存在着巨大的障碍。由于这些技术都是基于不同的制造工艺，如果没有企业合并或收购，很难从一种技术转换到另外一种技术。 红外探测器已进入居民日常安防中，其中主动式红外探测器遇到树叶、雨、小动物、雪、沙尘、雾遮挡则不应报警，人或相当体积的物品遮挡将发生报警。主动红外探测器技术主要采用一发一收，属于线形防，现在

已经从最初的单光束发展到多光束，而且还可以双发双收，最大限度地降低误报率，从而增强该产品的稳定性，可靠性。据美国相关公司市场调研分析师预测，全球军用红外探测器需求额有望在2020年达到163. 5亿美元，复合年均增长率为7. 71%。 红外探测器按探测机理可分为热探测器和光子探测器，按其工作中载流子类型可以分为多数载流子器件和少数载流子器件两大类，按照探测器是否需要致冷，分为致冷型探测器和非致冷型探测器。非致冷探测器目前主要是非晶硅、氧化钒和InGaAs等探测器，致冷型探测器主要包括碲镉汞三元化合物、量子阱红外光探测器H类超晶格等。 在过去的几十年里，大量的新型材料、新颖器件不断涌现，红外光电探测器完成了第一代的单元、多元光导器件向第二代红外焦平面器件的跨越，目前正朝着以大规模、高分辨力、多波段、高集成、轻型化和低成本为特征的第三代红外焦平面技术的方向发展。 二、焦平面红外探测器应用现状 热探测器的应用早于光子探测器。热探测器包括热释电探测器、温差电偶探测器、电阻测辐射热计等。热探测器具有宽谱响应、室温工作的优点，但是它响应时间较慢、高频时探测率低，目前主要应用于民用领域。光子探测器是基于光电效应制备的探测器，通过配备致冷系统，具有高量子效率、高灵敏度、低噪声等效温差、快速响应等优点。在军事领域，光子探测器占据主导地位。常用的光子探测器有

量子阱红外探测器QWIP调研报告.doc

量子阱红外探测器（ QWIP ）调研报告 信息战略中心（） 引言 ............................................................................................... 错误 ! 未定义书签。 1、量子阱红外探测器的原理 ..................................................... 错误 ! 未定义书签。 量子阱红外探测器基本原理简介 .......................................... 错误 ! 未定义书签。QWIP 的几种跃迁模式 ........................................................... 错误 ! 未定义书签。量子阱结构的选择 .................................................................. 错误 ! 未定义书签。QWIP 的材料选择 ................................................................... 错误 ! 未定义书签。 入射光的耦合 ......................................................................... 错误 ! 未定义书签。QWIP 的性能参数 ................................................................... 错误 ! 未定义书签。 量子阱周期数对器件性能的影响 [9] ................................. 错误 ! 未定义书签。 QWIP 的抗辐射机理与方法 .................................................. 错误 ! 未定义书签。参考文献： ................................................................................ 错误 ! 未定义书签。 2、量子阱红外探测器的制备方法 ............................................. 错误 ! 未定义书签。 直接混杂法制备红外探测器焦平面阵列像元 ...................... 错误 ! 未定义书签。 3、量子阱红外探测器的国内外主要应用 ................................. 错误 ! 未定义书签。 红外探测器分类 ...................................................................... 错误 ! 未定义书签。 红外探测器发展历程 .............................................................. 错误 ! 未定义书签。 红外探测器基本性能参数 ..................................................... 错误 ! 未定义书签。 各种焦平面阵列（ FPA ）的性能比较 .................................. 错误 ! 未定义书签。 S 红外成像系统的完整结构 ...................................................... 错误 ! 未定义书签。 焦平面结构 ........................................................................... 错误 ! 未定义书签。 读出电路 ............................................................................... 错误 ! 未定义书签。QWIP 探测器实例分析 ........................................................... 错误 ! 未定义书签。 QWIP 的应用领域及前景分析 .............................................. 错误 ! 未定义书签。参考文献： ................................................................................ 错误 ! 未定义书签。

量子点发光二极管的研究进展

环境工程 2018·11 67 Chenmical Intermediate 当代化工研究 技术应用与研究量子点发光二极管的研究进展 ＊陈政丞 （宁波诺丁汉大学附属中学 浙江 315100） 摘要：量子点发光技术是近日崛起的一项研究热点，该技术在显示方面的应用价值受到大家的普遍关注，以量子点发光技术为基础的显 示器已经出现。量子点发光技术可为显示屏提供更加饱满的色泽，能够提高显示屏的颜色分辨率，有望取代当前主流的OLED技术开创显示 科技新阶段。目前研究者对于量子点发光材料做了大量研究，主要分为以下三类：二元非氧化物半导体量子点，钙钛矿结构量子点和碳量子点。本文对上述三类量子点发光材料做了详细的介绍，并对其未来的发展提出展望。关键词：量子点；发光二极管；二元非氧化物；钙钛矿；碳点 中图分类号：T 文献标识码：A Research Progress of Quantum Dot Light Emitting Diodes Chen Zhengcheng (Affiliated Middle School of the University of Nottingham Ningbo, Zhejiang, 315100) Abstract ：Quantum dot light emitting technology is a research hotspot that has emerged recently. The application value of this technology in display has attracted widespread attention. Displays based on quantum dot light emitting technology have appeared. Quantum dot light emitting technology can provide more full color for the display screen, can improve the color resolution of the display screen, and is expected to replace the current mainstream OLED technology to start a new stage of display technology. At present, researchers have done a lot of research on quantum dot luminescent materials, which are mainly divided into the following three categories: binary non-oxide semiconductor quantum dots, perovskite quantum dots and carbon quantum dots. In this paper, the above three types of quantum dot luminescent materials are introduced in detail, and their future development is prospected. Key words ：quantum dots ；light emitting diodes ；binary non - oxides ；perovskites ；carbon dots 1.引言 量子点发光材料是一类尺寸约为几纳米的可发光半导体材料的总称，其最大特点是可调控材料的尺寸和组分而使光色和光强相应发生连续变化。量子点发光二极管（QLED）即是以上述材料为核心而构成的一类发光二极管。QLED比目前广泛使用的LCD和OLED拥有范围更广的色域，并在相同光强下较后两者能耗更低，因此在显示方面有独特的应用价值。目前，市场上已经出现基于QLED技术的相关显示设备，因而具有潜在的极高的商业价值。QLED按照层叠次序和出光方向等不同标准分类有不同种类的结构，但其基础部分结构相同，主要如下：依次为电子传输层(ETL)、量子点发光层(QDs-EML)、沉积空穴传输层(HTL)。QLED的发光机理为通电后在电场驱动下，电子和空穴分别由电子传输层和空穴传输层注入，两者在量子点发光层结合形成激子，以释放光子的形式辐射能量。该材料因其具有光谱缺陷少、光谱连续可调等其他发光材料不具有的优点，现已经成为国际发光材料研究热点，有关技术难题正在被研究者们逐一突破。 2.研究内容 目前，研究者已开发出多种量子点发光材料，根据材料的组成和结构可以分为如下三类：二元非氧化物半导体量子点，钙钛矿结构量子点和碳量子点。下面分别对这三类量子材料分做详细的介绍。 (1)二元非氧化物半导体量子点 二元非氧化物半导体是一类常见的半导体材料，主要有CdSe、InP、ZnS等。相较氧化物材料而言，二元非氧化物半导体材料不易导致量子点淬灭，有更好的光稳定性和电流密度，以及更高的能量利用效率。Wang等采用微流体法制备了CdSe/ZnS胶体量子点，该材料在较低电压下即可激发出黄 光，而且亮度较高。Biadala等将毒性较低的InP材料所释放的较暗的激子与更明亮的激子混合，以后者引导前者释放光子，达到了降低毒性并且维持了亮度的效果，实现了电致发光和环境保护方面的双重突破。 (2)钙钛矿结构量子点 钙钛矿结构量子点是指其晶胞内化学结构式为AMX 3的一类量子点发光材料。该材料具有光吸收能力强，体积缺陷密度低，色纯度高和光谱调控简单等特性。目前，研究较为成熟的主要是有机-无机杂化钙钛矿结构、CH 3NH 3PbX 3和CsPbX 3等种类的钙钛矿结构材料。Ruan等通过高温抽气后迅速淬灭的方法分别制备了绿光CsPb(Br 0.8/I 0.2)3、黄光CsPb(Br 0.57/I 0.43)3、红光CsPb(Br 0.45/I 0.55)3等钙钛矿量子点材料，同时他还通过无水合成法制备了钙钛矿量子点荧光粉，该材料在连续工作下发光光谱依然保持稳定，具有极强的光谱稳定性。Li等在氮气气氛保护下采用油浴法制备了CsPbCl 3量子点材料，该材料具有优异的发光性能，而且具有色彩调节丰富和热稳定性好的优点。Song等制备了能够发射蓝光、绿光和黄光的全无机CsPbX 3钙钛矿量子点材料，该材料体系具有连续可调的发光性能，而且具有较高的亮度和量子效率。 (3)碳量子点 碳量子点一般简称为碳点，该材料主要是由sp 2杂化碳，以及氢、氧、氮元素组成的量子点。该材料的最大特点是无毒，并且较其他材料具有更高的光稳定性，具有发光范围连续可调、价格低廉、生物相容性好等特点，在光致发光和太阳能电池方面具有独特的应用价值。Liu等通过一步水热法合成了碳酸盐/碳点混合材料，该材料在光致发光中展现出发光光谱较宽，光谱缺陷较小和色纯度较高的特点。Cao等使用加热离心法制备了碳量子点水溶液，该材料

一种可吸收垂直入射光的管状量子阱红外探测器-Fudan

一种可吸收垂直入射光的管状量子阱红外探测器 王晗1,2，李世龙1，甄红楼1，李梦瑶1,2，聂晓飞1,2，黄高山3，梅永丰3*，陆卫1* (1.中国科学院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室，上海200083； 2.中国科学院大学，北京100049； 3.复旦大学材料科学系，上海200433) 摘要：基于传统的光刻和化学湿法腐蚀工艺，通过卷曲技术，提出一种三维管状量子阱红外探测器。该管状器件相比于未卷曲的平面器件，在垂直入射光照下，展现了优良的暗电流、黑体响应和光电流响应率特性曲线。当工作温度60 K，偏置电压0.45 V时，管状器件峰值响应率为20.6 mA/W，峰值波长3.62 μm，最大量子效率2.3%。从几何光学的角度分析了管状器件的垂直光吸收原理，进而揭示了一种特殊的光耦合方式。最后，进一步测试了不同角度入射光照射下的光电流响应率谱。由于微管的近似圆形对称性，器件具有很宽的视角，有助于红外探测系统的设计。 关键词：卷曲微管；红外探测器；量子阱；光耦合 中图法分类号：TN362 文献标示码：A 引言 量子阱红外探测器(quantum well infrared photodetector, QWIP)作为20世纪90年代发展起来的第三代红外探测器，具有材料生长工艺成熟、器件均匀性好、光响应速度快及波长连续可调等优点[1-2]，在国防、航空航天、天文观测和民用领域等有广阔的应用前景[3]。QWIP 基于量子阱的子带跃迁，即在吸收外界光子后电子从阱内的基态跃迁到第一激发态进而形成光电流来实现红外探测。由于量子阱的一维限制结构（电子在材料生长方向上受限），只有电场分量沿着量子阱生长方向的入射光才能被其吸收[4]。因此，QWIP存在着如何耦合外界光的问题。图1(a)为最简单的光耦合方式——布儒斯特角耦合[5]，器件响应和量子效率非常低；图1(b)为45o边耦合[6-7]，即入射光从器件边缘打磨出的45o斜面入射，这种方式不适用于大规模的焦平面阵列；此外，在器件表面制作出金属或介质光栅、随机发射层或波纹层后，器件可以实现光栅耦合[8-10]、随机反射耦合[11]或波纹耦合[12]，如图1(c)、1(d)和1(e)所示。由于QWIP的子带跃迁工作模式，其量子效率较带间跃迁红外探测器偏小。因此，为提高QWIP的量子效率，一些具有电磁共振效果的光耦合结构被广泛采用。图1(f)展示了一种光子晶体耦合结构[13]，它可以实现器件的窄带增强响应；图1(g)和1(h)分别为金属二维孔洞阵列耦合结构[14]和金属-绝缘体-金属微腔耦合结构[15]，同样可以提高器件的量子效率。值得指出的是，由于利用耦合结构的共振模式，这些QWIP只能实现窄带的响应增强。我们提出一种管状的量子阱红外探测器(tubular QWIP)，其无需额外的结构就能直接吸收垂直入射光，并具有宽视角和宽频率的响应特点[16]。 本工作介绍了三维管状量子阱红外探测器件的设计和制备，给出了该器件在60 K温度下的暗电流、黑体响应和光电流响应等电学测试结果，并从几何光学的角度理解了器件吸收垂直入射光的基本原理，最后探索了器件在不同入射角下的光电流谱。 ____________________________ 基金项目: 国家自然科学基金(51322201, 61575213), 上海市科学技术委员会(14JC1400200) Foundation items: Natural Science Foundation of China (51322201, 61575213), Shanghai Municipal Science and Technology Commission (14JC1400200) 作者简介(Biography):王晗(1986-), 男, 湖北随州人, 博士研究生, 主要研究领域为三维量子阱红外探测器. E-mail:

量子阱红外探测器QWIP调研报告

量子阱红外探测器Q W I P 调研报告 WTD standardization office【WTD 5AB- WTDK 08- WTD 2C】

量子阱红外探测器（Q W I P）调研报告 信息战略中心 引言 ............................................................................................................................................. 1、量子阱红外探测器的原理................................................................................................ 量子阱红外探测器基本原理简介........................................................................................ QWIP的几种跃迁模式........................................................................................................... 量子阱结构的选择 ................................................................................................................... QWIP的材料选择 .................................................................................................................... 入射光的耦合............................................................................................................................ QWIP的性能参数 .................................................................................................................... 量子阱周期数对器件性能的影响[9] ............................................................................... QWIP的抗辐射机理与方法................................................................................................. 参考文献：.................................................................................................................................. 2、量子阱红外探测器的制备方法....................................................................................... 直接混杂法制备红外探测器焦平面阵列像元 ................................................................. 3、量子阱红外探测器的国内外主要应用.......................................................................... 红外探测器分类........................................................................................................................ 红外探测器发展历程............................................................................................................... 红外探测器基本性能参数..................................................................................................... 各种焦平面阵列（FPA S）的性能比较 ..............................................................................

量子点制备方法的研究进展

第２９卷，第１１期红外ｌ文章编号：１６７２－８７８５（２００８）１１?０００１—０７ 量子点制备方法的研究进展 王忆锋 （昆明物理研究所，云南昆明６５０２２３） 摘要：量子点以其类似于原子的性质近年来受到很大关注．通过Ｓｔｒａｎｓｋｉ—Ｋｒａｓｔａｎｏｗ （ＳＫ）生长模式外延自组织生长的量子点具有诸多有利于红外应用的性质，例如工作温 度较高、信噪比较大、暗电流较低、波段较宽以及垂直入射光响应等。对于新型红外探 测器的研发而言，它们是一类很有潜力的候选者．本文主要对近期国外文献报道的量 子点制备方法的部分研究进展做了总结和评述． 关键词：量子点；量子点红外光子探测器；红外探测器；制备方法 中图分类号：０４７１．１文献标识码：Ａ ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＳｔａｔｕｓｏｆＱｕａｎｔｕｍＤｏｔＦａｂｒｉｃａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ＷＡＮＧＹｉ．ｆｅｎｇ （ＫｕｎｍｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＰｈｙｓｉｃｓ，Ｋｕｎｍｉｎｇ６５０２２３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｑｕａｎｔｕｍｄｏｔｓｈａｖｅａｔｔｒａｃｔｅｄｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｅｉｎｔｅｒｅｓｔｆｏｒｔｈｅｉｒａｔｏｍｉｃ－ｌｉｋｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｉｎｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ．Ｔｈｅｑｕａｎｔｕｍｄｏｔｓｇｒｏｗｎｂｙｅｐｉｔａｘｉａｌｓｅｌｆ－ａｓｓｅｍｂｌｙｖｉａ Ｓｔｒａｎｓｋｉ—Ｋｒａｓｔａｎｏｗｇｒｏｗｔｈｍｏｄｅｈａｖｅｍａｎｙｆａｖｏｒａｂｌｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｆｏｒｉｎｆｒａｒｅｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，ｓｕｃｈａｓｈｉｇｈｅｒｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｓｉｇｎａｌ－ｔｏ－ｎｏｉｓｅｒａｔｉｏ，ｒｅｄｕｃｅｄｄａｒｋｃｕｒｒｅｎｔ，ｗｉｄｅｒｓｐｅｃｔｒａｌｒａｎｇｅａｎｄｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｔｏｎｏｒｍａｌｉｎｃｉｄｅｎｔｒ扣 ｄｉａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｙａｒｅｐｏｔｅｎｔｉａｌｃａｎｄｉｄａｔｅｓｆｏｒｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇａｎｅｗｃｌａｓｓｏｆｉｎｆｒａｒｅｄｄｅｔｅｃｔｏｒｓ．Ｓｏｍｅｏｆｔｈｅ ｌａｔｅｓｔｐｕｂｌｉｓｈｅｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｉｎｔｈｅｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｏｆｑｕａｎｔｕｍｄｏｔｓａｂｒｏａｄａｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄａｎｄ ｒｅｖｉｅｗｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｑｕａｎｔｕｍｄｏｔ；ｑｕａｎｔｕｍ－ｄｏｔｉｎｆｒａｒｅｄｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒ；ｉｎｆｒａｒｅｄｄｅｔｅｃｔｏｒ；ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅ １引言 量子点又称为半导体纳米晶体，其体积小于相应半导体玻尔半径所定义的体积．量子点红外光子探测器（ＱＤＩＰ）具有垂直入射光响应、暗电流低，光电导增益大、响应率和探测率高等优点，已成功应用于单元探测器、焦平面器件等各种结构中．量子点的制备是ＱＤＩＰ发展的基础．本文主要介绍近年来国外在与红外有关的量子点制备研究方面的进展。 ２胶体量子点 胶体量子点由化学反应合成，典型地是通过某种有机金属反应路径，不需要超高压设备或者有毒气体．对于Ⅱ一Ⅵ族半导体，其量子点的制备过程是，将反应物分子迅速注入热溶剂中，使其发生成核和生长过程。如图１所示，溶剂中所含的有机分子（配体，ｌｉｇａｎｄ）阻止成核中心变大，并在成核粒子表面生成一层包裹，从而形成胶体量子点。 胶体量子点悬浮在有机溶剂中，可以通过旋涂（ｓｐｉｎｃｏａｔｉｎｇ）等方式定型在各种衬底上，不需要考虑晶格匹配的问题．反应化学物的浓度、 收稿日期?２００８－－０５－－０８ 作者简介?王忆锋（１９６３——），男，湖南零陵人，高级７－程师，目前主要从事器件仿真研究．

半导体光电探测器

Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体光电探测器的新进展 发布日期:2009-01-07 我也要投稿!作者:陈良惠院士阅读: [ 字体选择：大中小] 1148 以下为陈良惠院士在我协会主办的2008中国光电产业发展论坛上的发言，略图。感谢陈院士！ 1 引言 光电探测器是一种把光辐射信号转变为电信号的器件，其工作原理是基于光辐射与物质的相互作用所产生的光电效应。由于光电探测器种类多，发展迅速，我们仅聚焦于应用需求迫切而进展飞速的研究热点——Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体光电探测器的研究进展。 众所周知，经济社会信息化和武器装备信息化的重要基础是核心器件。核心器件是电子元器件中技术含量最高，投入最多，采购风险最大的核心部分，它是信息化的基础，不管对国民经济信息化的影响，还是对信息化武器装备的有无、性能指标的高低、质量可靠性的好坏起着至关重要的作用，是国家综合实力和科技水平的具体体现。 2 基于Ⅲ-Ⅴ族半导体的焦平面探测器的重要优势 可见光谱区探测是基于硅材料的CCD，在其两侧，长波侧处于红外区，包括短波红外、中波红外、长波红外以及超长波红外等，短波侧为紫外区，该两区的探测都可为Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体光电探测器所覆盖，如下图所示。 探测器吸收光谱图 Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体是由元素周期表中Ⅲ族和Ⅴ族元素合成的化合物半导体的总称，包括二元的GaAs、InP、GaSb等，三元的AlGaAs、InGaAs、GaAsSb等和四元InGaAsP、AlGaInP、GaInNAs、GaInAsSb等，而作为第三代半导体的GaN、AlGaN、InGaN和AlGaInN等应该也属于Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体。 传统的Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体由于衬底材料、器件结构的外延技术以及器件工艺技术的成熟、大面积均匀和价廉，成为全光谱探测器的首选材料。 3 GaAs基量子阱红外探测器 (1)量子阱红外探测器简介 量子阱红外焦平面(QWIP)利用MBE、MOCVD薄膜生长技术，交替生长作为势阱层的GaAs （或InGaAs）材料和作为势垒层的A1GaAs(或GaAs)材料，通过改变量子阱宽度和势垒高度对带隙宽度进行人工剪裁，从而可用于大气窗口3-5 m和8-14 m红外的探测。 其探测机理是利用半导体材料的子带跃迁，实现红外光的吸收，量子阱导带内基态电子(或空穴)对红外辐射作用下，向高能带跃迁，并在外电场作用下作定向运动，从而形成与入射光强成正比的光电流。 在当前以大面阵、多色等定义的第三代红外焦平面器件中，GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器得到了重要应用，与传统的HgCdTe红外探测器相比，它具有以下的优越性： ⑴由于III-V半导体研究的历史较长，目前已有优质的大尺寸的单晶衬底材料和晶片，其外