在带导模式共振结构的LWIR T2SL探测器中提高宽带量子效率

科学领域:

• 光电学是指光电子产品.
• 红外探测技术是红外探测技术.
• 材料科学是一种材料科学.

背景情况:

• 二型超网格 (T2SL) 探测器对于太空,医疗和国防领域的长波长红外 (LWIR) 应用 (8-14μm) 是至关重要的.
• 提高T2SL探测器的量子效率 (QE) 受到需要更厚的吸收器的挑战,这增加了暗电流和制造复杂性.
• 在T2SL中,载体寿命短,限制了传统的光吸收增强方法,如吸收器加厚.

研究的目的:

• 为了提高T2SL LWIR探测器的量子效率 (QE).
• 为了保持一个薄的活性层 (AL) 进行有效的载体收集.
• 克服T2SL探测器中改善光吸收的传统方法的局限性.

主要方法:

• 在T2SL LWIR探测器中引入引导模式共振 (GMR) 结构.
• 使用表面格阵列和亚吸收金 (Au) 镜的GMR结构的制造.
• 以有限差异时间域 (FDTD) 模拟为指导的格子参数 (5μm周期,0.6填充系数) 的优化.

主要成果:

• 该GMR结构增强了光捕捉,并引入了额外的共振模式.
• 优化的GMR设计显著增加了光吸收,通过模拟和实验证实了这一点.
• 用GMR增强的T2SL探测器显示了比传统的LWIR探测器高2.58倍的QE.
• 与Fabry-Pérot (FP) 共振探测器相比,在6-11μm范围内观察到1.33倍高的QE.
• 该GMR探测器表现出更宽的切断波长 (9.3微米) 和优越的QE与相似的黑暗电流密度.

结论:

• 引导模式共振是一种有效的策略,用于增强薄T2SLLWIR探测器中的QE.
• 在不影响载体收集效率的情况下,GMR结构提供了一条改善LWIR检测性能的途径.
• 这种方法推进了LWIR探测器技术,用于要求高灵敏度和特定波长范围的苛刻应用.