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        近紅外光電探測器面臨哪些挑戰?

        [2020/5/11]

          從紅外探測器材料的選擇角度看,各種各樣的半導體材料(比如硅、鍺、硅鍺、砷化銦鎵以及磷化銦等)都可以用來進行近紅外波段的探測。相比于體材料和薄膜材料,基于納米材料的近紅外光電探測器具有不肯比擬的性能優勢。

          近年來,納米材料近紅外光電探測器的研究取得了很大的進步,但是面臨的問題和挑戰依然還有很多,主要以下幾個方面:

          1、高質量的材料生長技術

          近紅外探測器的性能取決于材料的形貌、品質、導電率和尺寸等關鍵參數。雖然近年來在納米材料可控合成方面取得了長足的發展,但是尺寸、形貌和化學成分高度可控的納米材料的合成依然是限制納米光電器件走向應用的主要因素之一。此外,不同半導體材料的外延生長技術還不夠成熟。受到半導體晶格失配以及熱失配等因素的制約,高質量的外延半導體材料工藝復雜、難以大規模集成。

          2、光電轉化效率提高方法

          紅外探測器材料對近紅外光的充分吸收是實現高效光電轉換的基礎。目前,采用超大比表面積的納米結構材料雖然能大幅度提高近紅外光的吸收能力,但是仍不能滿足高性能近紅外光電探測器的要求?;诰钟虮砻娴入x子共振效應的探測器件能將入射光局域在光吸收層表面附近,通過優化吸收層表面貴金屬顆粒的種類、形貌、大小以及排列方式等參數,能很好地調整共振吸收峰的位置和強度。但是該領域的研究內容還不夠豐富,基本理論還不夠系統全面。

          3、單元探測器的集成技術

          單元近紅外光電探測器的功能十分有限,要想實現近紅外成像等關鍵技術,需要將單元紅外探測器組裝成探測器陣列。制備探測器陣列的難點在于需要成熟可靠的加工手段來實現納米材料的精確轉移、規則布線以及電信號絕緣等工藝。目前,只有半導體硅的加工工藝最為成熟,其他半導體材料的集成工藝復雜、成本較高,短期內難以實現大規模的商業化生產。

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