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锑化物窄带隙半导体红外光电材料与器件

锑化物窄带隙半导体红外光电材料与器件

来源:
2017/11/01
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  锑化物半导体主要指包括GaSb、AlSb、InAs等晶格常数在0.61nm附近的化合物及其各种多元合金。该体系中的InAs/GaSb超晶格是II型能带结构,能有效抑止俄歇复合,其光电探测响应波段覆盖2~30μm的超宽红外区域;InGaAsSb量子阱是I型能带,在发展2-4微米波段大功率和窄线宽激光器方面前景重大;其调制掺杂异质结具有室温超高迁移率特性,非常适合制造低功耗高速微电子学器件。近年来,随着锑化物超晶格、量子阱、HEMT材料的分子束外延和表面钝化等关键技术的不断突破,相关光电器件技术性能迅速提升,实验成果面临应用发展的重要机遇。本课题组自2005年起开展了锑化物超晶格、量子阱、异质结调制掺杂等一系列低维结构材料的分子束外延生长研究,相继开发研制成功2-20μm宽谱覆盖的多波段红外探测器,其中,2-12微米波段的640x512中长波焦平面和双色焦平面实现成像,中红外高工作温度探测器的工作温度(在室温背景噪声限制D*~4×1011下)接近200K,其320x256焦平面的工作温度达到150K。最新研制的光锥结构超晶格超宽光谱探测器已实现0.4-5微米的宽谱响应。激光器方面先后报道了FP腔结构2微米大功率激光器,其室温连续输出功率达到1.5W,巴条激光器功率大于8.5W;DFB窄线宽激光器边摸抑制比达到23dB,室温连续输出功率达到10mW。研制的InAs/AlSb调制掺杂HEMT材料室温电子迁移率达到27000、空穴迁移率达到1000cm2/VS,是目前国际最好水平之一。锑化物外延材料的研究成果有力地促进了基于锑化物半导体红外光电器件自主研发技术的快速发展,特别是单晶衬底和外延材料突破了西方封锁,探测器和激光器从实验室全面走向广泛应用,由此逐步形成了锑化物新型光电材料体系的高性能红外探测器、高功率红外激光器应用新方向!

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