低占空比红外增强吸收的量子阱微柱阵列
投稿时间:2020-03-30  修订日期:2020-05-14  点此下载全文
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叶新辉 上海理工大学 材料科学与工程学院 yexinhui0506@126.com 
谢天 上海理工大学 材料科学与工程学院  
夏辉 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  
陈熙仁 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  
李菊柱 上海师范大学 数理学院  
张帅君 上海理工大学 材料科学与工程学院  
姜新洋 上海科技大学 物质科学与技术学院  
李玉莹 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  
邓伟杰 上海科技大学 物质科学与技术学院  
刘伟伟 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  
王文静 上海师范大学 数理学院  
刘芳 上海理工大学 材料科学与工程学院 liufang@usst.edu.cn 
李天信 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 txli@mail.sitp.ac.cn 
基金项目:国家自然科学基金(11574336, 11991063);中国科学院战略性先导科技专项(XDB43010200);上海市自然科学基金(19ZR1465700, 14ZR1446200,18JC1420401)
中文摘要:为了提高长波红外量子阱探测器(LW-QWIP)的光耦合效率和信噪比,本文以8.7 μm为中心波长,设计和制备了量子阱亚波长微柱阵列结构。与已经报道的金属或介质微腔结构不同,本文的微柱结构吸收区包含50周期的量子阱和势垒层,结合低至0.18的占空比,可望在增强吸收的同时显著抑制暗电流。红外光谱测量验证了制备的微柱阵列在8~9 μm波段8%以内的低反射率特征,从而为高工作温度、高信噪比的长波红外探测提供了新方案。
中文关键词:量子阱红外探测器  亚波长微柱阵列  占空比  红外反射谱
 
Quantum well micropillar arrays with low filling factor for enhanced infrared absorption
Abstract:To improve the efficiency of optical coupling and the signal-to-noise ratio of long wavelength quantum well infrared detector(LW-QWIP), we designed and fabricated a quantum well subwavelength micropillar arrays structure targeting at 8.7μm central wavelength. Different from the reported metal or dielectric microcavity structures, each pillar contains 50 periods of quantum wells and barriers, this, combined with the filling factor lower than 0.18, is expected to considerably suppress the dark current while enhancing the efficiency of light absorption. Infrared spectrum measurement discloses that the micropillar arrays reflect only 8% in the wavelength range of 8~9 μm. Our study offers a practical scheme for sensitive infrared detection at high operation temperature.
keywords:quantum well infrared detector, subwavelength micropillar arrays, filling factor, infrared reflectance spectrum
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