寬帶量子阱紅外探測器（QWIP）的研究.pdf

1、GaAs／Al<,1-x>Ga<,1-x>As量子阱紅外探測器由于其靈敏度高，響應(yīng)速度快，響應(yīng)波長范圍可調(diào)，器件性能均勻一致性好，有利于制成二維焦平面陣列等優(yōu)點，因而，近十多年來，量子阱紅外探測器的研究取得了迅速發(fā)展。然而量子阱紅外探測器的光譜響應(yīng)帶寬較窄，這種紅外探測器用于熱成像時，則有些波長的光信號將被丟失，而會影響熱成像質(zhì)量。因此，增加量子阱紅外探測器的光譜響應(yīng)帶寬是一個重要研究課題。為解決這一問題，本工作從理論和實驗上進行了較系

2、統(tǒng)的研究，其論文主要內(nèi)容包括： 根據(jù)電子干涉模型，計算了GaAs／AlGaAs多量子阱結(jié)構(gòu)的子能級位置，理論計算指出：多量子阱結(jié)構(gòu)勢壘以上存在著由電子干涉形成的傳導態(tài)和定域態(tài)。處于傳導態(tài)上的電子，在多量子阱結(jié)構(gòu)中可沿與界面垂直方向輸運，而處于定域態(tài)上的電子，基本限制在GaAs阱層中，難以在整個多量子阱結(jié)構(gòu)中運動。并將此理論結(jié)果與K.P模型的計算結(jié)果作了比較。 實驗測量了GaAs／AlGaAs多量子阱結(jié)構(gòu)的光電流譜，觀察到

3、許多電流峰，并且將此實驗結(jié)果與理論計算結(jié)果進行對照。發(fā)現(xiàn)實驗結(jié)果與理論計算值相當好的一致。 多量子阱結(jié)構(gòu)勢壘以上傳導態(tài)與定域態(tài)分別構(gòu)成傳導微帶與定域微帶，這些微帶具有一定寬度。在外加電場作用下，這些傳導微帶按周期依次錯開，形成Wannier-Stark階梯。當存在光激發(fā)時，量子阱中的電子不僅可以豎直躍遷到其上各傳導微帶，而且還可以非豎直躍遷到其鄰近阱上的各傳導微帶，在外電場作用下形成相應(yīng)的光電流峰。 改變多量子阱結(jié)構(gòu)的勢

4、壘寬度，可引起勢壘以上各傳導微帶之間的能量間隔變化。當勢壘寬度較窄時，各傳導微帶之間能量間隔較大，形成的各光電流峰之間的間距較大，彼此不交迭，光譜帶寬較窄；適當增大勢壘寬度，各傳導微帶之間的能量間隔相應(yīng)變小，使形成的各光電流峰之間的問距變小而相互交迭，結(jié)果使光譜帶寬展寬。采取恰當?shù)睦碚撛O(shè)計，可選取最佳勢壘寬度，使量子阱紅外探測器的光譜帶寬達到最大值。本工作己設(shè)計并制出的量子阱紅外探測器光譜帶寬達到△λ／λp=45％，較通常的電子由束縛態(tài)