刘顺瑞 聂照庭 张明磊 王丽 冷雁冰 孙艳军

1)(长春理工大学光电工程学院,长春 130022)

2)(长春理工大学电子信息工程学院,长春 130022)

利用纳米球提高红外波长上转换探测器效率∗

刘顺瑞1)聂照庭2)张明磊1)王丽1)冷雁冰1)孙艳军1)†

1)(长春理工大学光电工程学院,长春 130022)

2)(长春理工大学电子信息工程学院,长春 130022)

波长上转换,纳米球层,光提取效率,光致发光

1 引 言

近几十年来,红外检测技术在天气监测、环境保护、医疗诊断、安全防护等领域得到了广泛的应用,随着技术的进步和成熟,弱红外信号成像检测得到更多的关注[1,2].半导体红外波长上转换探测器有实现超大面阵焦平面的优势,具有非常重要的民用和军用价值,目前较为成熟的面向大面阵成像的焦平面探测器制作时,每个红外探测器均需与硅基读出电路进行键合[3−5].由于探测器与读出电路材料之间的热膨胀系数不同,将引入额外噪声并降低其可靠性[6].硅电荷耦合器件(Si-CCD)探测器探测的是短波长光子,红外波长上转换探测器恰能将红外光子转变为短波长光子[7],其通过与Si-CCD的光学耦合实现探测,从而解决大面阵焦平面制作的难题.

红外波长上转换探测器的基本结构包括n型GaAs层、电子注入层、有源区以及p型AlGaAs层、Ti/Au透明电极以及SiNx钝化层.由于SiNx钝化层折射率为2左右,与空气存在较大的折射率差值而发生全反射,大部分光子被材料再吸收或者形成波导模,最终只有少数的光子能出射,严重制约了红外波长上……