作為量子阱紅外探測器的優(yōu)化,量子級聯(lián)探測器概念于21世紀(jì)初被提出并被廣泛研究。除可重復(fù)性高、工藝成熟、材料均勻性好,量子級聯(lián)探測器的優(yōu)勢還在于光伏工作機制、噪聲低、工作溫度高、響應(yīng)速率快。然而量子級聯(lián)探測器的量子效率低,并且量子阱的子帶躍遷機制導(dǎo)致其不能吸收垂直入射光。與此同時,紅外成像技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了第三代的多色、大規(guī)模、小像元紅外焦平面陣列,以獲得高分辨率、高準(zhǔn)確度、高靈敏度的凝視成像。為滿足該應(yīng)用需求,量子級聯(lián)探測器的性能亟待進一步優(yōu)化。作為一種光電探測器,其性能可以分別從光學(xué)與電學(xué)兩方面進行優(yōu)化,光學(xué)方面主要是光耦合效率,電學(xué)方面包括提高響應(yīng)率與抑制器件噪聲。本論文的工作圍繞量子級聯(lián)探測器的性能優(yōu)化來展開。主要工作有:1.從光學(xué)角度出發(fā),對光耦合過程進行優(yōu)化。將等離激元微腔與量子級聯(lián)探測器相集成,使器件峰值響應(yīng)率從42mA/W提升至176mA/W,增強4.1倍,黑體響應(yīng)率從2.73 mA/W提升至8.2 mA/W,增強3倍,并且具有優(yōu)良的偏振選擇性,偏振消光比高達127。并且基于此結(jié)構(gòu),結(jié)合量子級聯(lián)探測器的雙色響應(yīng)機制,設(shè)計了中波/長波紅外雙色量子級聯(lián)探測器,探測波長分別為4.... 

【文章來源】：華東師范大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：105 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 紅外探測器的發(fā)展歷史
    1.2 量子級聯(lián)探測器
    1.3 器件制備工藝流程
        1.3.1 單元器件工藝
        1.3.2 焦平面陣列器件工藝
    1.4 探測器性能描述
        1.4.1 光譜響應(yīng)
        1.4.2 黑體響應(yīng)率
        1.4.3 噪聲
        1.4.4 探測率
    1.5 本論文的工作
    參考文獻
第二章 等離激元微腔量子級聯(lián)探測器
    2.1 等離激元微腔研究現(xiàn)狀
    2.2 等離激元微腔電場模式分析
    2.3 等離激元微腔結(jié)構(gòu)對量子級聯(lián)探測器響應(yīng)率的影響
        2.3.1 本節(jié)摘要
        2.3.2 器件設(shè)計
        2.3.3 仿真結(jié)果與討論
        2.3.4 實驗結(jié)果與討論
    2.4 基于等離激元微腔的中波-長波雙色量子級聯(lián)探測器研究
        2.4.1 本節(jié)摘要
        2.4.2 器件設(shè)計
        2.4.3 仿真結(jié)果與討論
    2.5 基于準(zhǔn)一維金屬光柵的等離激元微腔量子級聯(lián)探測器的研究
        2.5.1 本節(jié)摘要
        2.5.2 器件設(shè)計
        2.5.3 仿真結(jié)果與討論
    2.6 本章小結(jié)
    參考文獻
第三章 寬帶響應(yīng)量子級聯(lián)探測器
    3.1 寬帶響應(yīng)量子級聯(lián)探測器現(xiàn)狀
    3.2 寬帶響應(yīng)量子級聯(lián)探測器的設(shè)計與實驗結(jié)果
        3.2.1 雙阱吸收寬帶響應(yīng)量子級聯(lián)探測器
        3.2.2 微帶吸收寬帶響應(yīng)量子級聯(lián)探測器
        3.2.3 低勢壘寬帶響應(yīng)量子級聯(lián)探測器
    3.3 片上光譜儀應(yīng)用
    3.4 本章小結(jié)
    參考文獻
第四章 高響應(yīng)率量子級聯(lián)探測器
    4.1 量子級聯(lián)探測器各材料體系及對應(yīng)的研究進展
    4.2 GaAs材料體系甚長波高響應(yīng)率量子級聯(lián)探測器
    4.3 GaAs材料體系16.3 μm甚長波量子級聯(lián)探測器
    4.4 本章小結(jié)
    參考文獻
第五章 量子級聯(lián)探測器噪聲研究
    5.1 量子級聯(lián)探測器熱躍遷主要成分分析
    5.2 長波低噪聲量子級聯(lián)探測器
    5.3 量子級聯(lián)探測器光譜噪聲研究
    5.4 本章小結(jié)
    參考文獻
第六章 總結(jié)和展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
攻讀博士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)成果
致謝


【參考文獻】：
博士論文
[1]基于子帶躍遷量子結(jié)構(gòu)紅外探測器的研究[D]. 劉希輝.中國科學(xué)院研究生院（上海技術(shù)物理研究所） 2014



本文編號：3205790