基于p-n结中反常光电转换现象的新型带间跃迁量子阱红外探测器

• 作者: 刘洁 吴海燕 孙令 江洋 王文奇 王文新 王禄 贾海强 陈弘 马紫光
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 带间跃迁 p-n结 载流子输运 光致发光
• 年，卷（期）: 2018,（12）
• 所属期刊栏目: 物理学交叉学科及有关科学技术领域
• 页码范围: 235-247
• 页数: 13页
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.67.20180588

摘要

实验发现p-n结中局域载流子具有极高抽取效率,同时伴随着吸收系数的大幅度增加.本文报道上述现象的发现和验证过程,以及基于此现象的新型带间跃迁量子阱红外探测器(interband transition quantum well infrared detector,IQWIP)原型器件的性能.采用共振激发光致发光光谱技术,在InGaN量子阱、InGaAs量子阱、InAs量子点等多个材料体系中均观察到了在p-n结电场作用下的载流子高效逃逸现象,抽取效率分别为95％,87.5％,88％.利用含有InGaAs/GaAs多量子阱的PIN二极管,实验尝试了制备新型的IQWIP原型器件.在无表面减反射膜的实验条件下,利用仅100 nm的有效吸收厚度,实现了31％的外量子效率.基于这个数值推算得到量子阱的光吸收系数达到3.7×104 cm?1,该数值高于传统透射实验测量体材料和量子阱结果.此外,还利用InAsSb/GaSb量子阱材料体系进行了2μm以上波长红外探测的探索.利用上述现象,有望在提高现有器件性能的同时开发出新颖的光-电转换器件.