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1、专家论坛ExpertForumIn(Ga)As量子点红外探测器唐光华,徐波,王占国(中国科学院半导体研究所半导体材料科学重点实验室,北京100083)摘要:讨论了量子点红外探测器的工作原理、性能参数、暗电流形成机理及其优势,介绍了In(Ga)As量子点红外探测器的主要结构、性能和取得的最新结果,最后探讨了如何进一步提高量子点红外探测器的性能。指出要实现量子点红外探测器的优势,必须优化量子点生长条件,让量子点更小、更均匀和密度更大;必须提高量子点的掺杂控制和掺杂水平,实现每个量子点中有1~2个电子;必须降低量子点生长中引入的应力,增加量子点有源区的层数;此外,还必
2、须寻求新的量子点红外探测器结构。关键词:量子点;量子点红外探测器;暗电流;掺杂控制;性能参数中图分类号:O47111;TN215文献标识码:A文章编号:1671-4776(2009)10-0577-10In(Ga)AsQuantum-DotInfraredPhotodetectorsTangGuanghua,XuBo,WangZhanguo(KeyLaboratoryofSemiconductorMaterialsSciences,InstituteofSemiconductors,ChineseAcademyofSciences,Beijing100083,C
3、hina)Abstract:Theoperationprinciple,characteristicparameters,darkcurrentmechanismandpotentialadvantagesofquantumdotinfraredphotodetectors(QDIPs)arediscussed.Thenthemainstructures,performancesandlatestresultsofIn(Ga)AsQDIPsfromliteraturesareintroduced.Finally,howtoimprovetheperformanc
4、esofQDIPsareproposed.ToachievetheanticipatedadvantagesofQDIPs,itisnecessarytooptimizequantum-dots(QDs)growthcond-itionstomakethedotssmaller,moreuniformanddenser,andimproveQDsdopingcontrolsanddopinglevelstoget1-2electronsinoneQD.ItisalsoneededtoreducetheinducedstressintheQDsgrowth,inc
5、reasethelayernumberoftheQDsactiveregion,andseeknewQDIPsstruc-tures.Keywords:quantumdot;quantum-dotinfraredphotodetectors;darkcurrents;dopingcon-trols;characteristicparametersDOI:10.3969/j.issn.1671-4776.2009.10.001EEACC:2560X;7230C导弹制导、环境监测、森林防火等军事和民用方面0引言都有着非常广泛的应用。在各种类型的探测器中,红外探测器主
6、要工作在中红外(3~5Lm)和热释电探测器成本低廉,工作时不需要冷却,但探[1-2]远红外(8~12Lm)波段,在夜视、热成像、测率低、响应慢。光探测器则因具有分辨率高、响收稿日期:2009-03-13基金项目:973计划项目(2006CB604904);国家自然科学基金项目(60676029,60776037)通信作者:王占国,E-mail:zgwang@red.semi.ac.cn2009年10月微纳电子技术第46卷第10期577唐光华等:In(Ga)As量子点红外探测器应快、能同时实现双色或多色探测的优点而得到广提高量子点红外探测器的性能。泛研究。目前,主
7、要的光探测器有HgCdTe红外1量子点红外探测器工作原理和优势探测器、量子阱红外探测器(QWIP)和量子点红外探测器(QDIP)等。111QDIP的工作原理HgCdTe是目前红外应用中广泛使用的材所谓量子点是指材料在空间三个维度上的特征[3]料,通过改变材料中Hg和Cd的成分比例,可尺寸都与电子的德布罗意波长相比拟或更小,载流实现对1~25Lm波长的探测。本征HgCdTe探测子在三个维度上都受到势垒约束而不能自由运111/2器光吸收效率高,其探测率达10cm#Hz/W[8]动。根据量子力学分析,量子点中载流子在三个[4](约80K),光响应率达A/W量级。HgC
8、dTe材维度方向上的能量
