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红外光电探测器暗电流抑制技术新进展
2023年11月17日 13:55:44
来源：化工仪器网 点击量：6453
近日，北京理工大学研究团队提出了量子点带尾调控方法，通过量子点成核生长分离的再生长技术，成功得到了形貌可控、分散性好、半峰宽窄、带尾态优的红外量子点。
【化工仪器网 项目成果】红外光电探测器是一种将入射的红外辐射信号转变成电信号输出的器件。不同种类的物体发射出的红外光波段是有其特定波段的，该波段的红外光处在可见光波段之外。因此人们可以利用这种特定波段的红外光来实现对物体目标的探测与跟踪。红外光电探测器能够广泛应用于气体传感、气象遥感以及航天探测等领域。
然而目前，传统的红外探测材料主要基于碲化铟、铟镓砷、碲镉汞等，需要分子束外延方法生长，以及倒装键和等复杂工艺与读出电路耦合。虽然探测性能高，但是却受限于成本与产量。
胶体量子点(CQD)作为一种新兴的红外探测材料，可以由化学热注射法大规模合成，“墨水式”液相加工可以与硅读出电路直接耦合，大大加快红外焦平面阵列(FPA)的研发进度。目前北京理工大学郝群教授团队已实现320×256、1K×1K百万像素量子点红外焦平面。然而，目前红外胶体量子点暗电流噪声较大的问题限制了成像仪的分辨率和灵敏度。
近日，北京理工大学研究团队提出了量子点带尾调控方法，通过量子点成核生长分离的再生长技术，成功得到了形貌可控、分散性好、半峰宽窄、带尾态优的红外量子点。研究人员基于三种胶体量子点制备了单像素光电导探测器，大幅度减小器件的暗电流和噪声30倍以上，室温下2.5 μm延展短波波段比探测率达到4×10¹¹ Jones，响应时间为0.94 μs。
同时，在此基础上，研究人员将HgTe胶体量子点与互补金属氧化物半导体 (CMOS) 读出集成电路 (ROIC) 相集成，制备了640×512像素的焦平面阵列成像芯片，有效像元率高达99.997%。
该项研究开发了量子点带尾调控方法，通过单像素光电探测器及红外焦平面验证了该方法在暗电流和噪声抑制上的可靠性，在高性能胶体量子点红外光探测器发展中具有重要意义。
相关研究工作于2023年11月发表于中科院1区光学顶刊ACS Photonics。
(资料来源：北京理工大学光电学院)
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