李红凯 李墨 董尚威 洪进 陈晔 敬承斌 越方禹 褚君浩

摘 要：InAs/GaSbⅡ型超晶格因其特殊的能带结构及成熟的材料生长技术， 被视为第三代红外探测器的优质材料。 本文介绍了长、 短波红外探测用的InAs/GaSbⅡ型超晶格探测器结构的光学性质， 对比超晶格和衬底的拉曼光谱， 指认了结构中存在的主要拉曼振动模式， 分波段光致发光谱揭示了器件存在近红外和远红外双波段特性。 通过反射光谱、 光电流谱以及宽波段红外透射光谱， 表征了短波红外和长波红外的明显吸收特性， 合理解释了基于InAs/GaSbⅡ型结构在近、 中、 远红外波段的探测功能。 研究结果可为研制基于InAs/GaSbⅡ型超晶格的双/多/宽波段红外探测器的结构设计和机理分析提供指导。

关键词：InAs/GaSb; Ⅱ型超晶格; 多波段探测; 拉曼光谱; 光学性质; 红外探测器

中图分类号：    TJ765.3+33   文献标识码：    A  文章编号：     1673-5048（2021）06-0095-05

0 引  言

视觉是人类感知外界信息的最重要渠道， 但是在可见光长波一侧十分宽广的红外波段（0.76 ～1 000 μm）不能被人眼感知， 却蕴含着丰富的信息。 为了探知并利用这一特殊且宽广的电磁波谱段， 人类研制了各种红外探测器。 红外探测器的发展很大程度上来自于军方的应用需求， 20世纪50年代， 工作波段为1～3 μm硫化铅（PbS）光导型探测器最先用于红外型空空导弹， 这可以说是近代红外探测器开始迅速发展的转折点; 在同一时期， 工作波段为3～5 μm窄禁带锑化铟（InSb）以及工作波段为8～14 μm的非本征锗（Ge： Hg）也得到了研究[1]; 1959年， 半导体材料碲镉汞（Hg1-xCdxTe）的报道[2]开启了一个HgCdTe盛行的时代， HgCdTe材料具备可调节的直接带隙、 高吸收系数、 高量子效率、 较宽的工作溫度范围等优点， 因此， 时至今日HgCdTe仍在红外探测领域中处于主导地位[3-4]。……