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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

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刘洁, 王禄, 孙令, 王文奇, 吴海燕, 江洋, 马紫光, 王文新, 贾海强, 陈弘. 2018: 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, 物理学报, 67(12): 235-247. doi: 10.7498/aps.67.20180588
引用本文: 刘洁, 王禄, 孙令, 王文奇, 吴海燕, 江洋, 马紫光, 王文新, 贾海强, 陈弘. 2018: 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, 物理学报, 67(12): 235-247. doi: 10.7498/aps.67.20180588
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Liu Jie, Wang Lu, Sun Ling, Wang Wen-Qi, Wu Hai-Yan, Jiang Yang, Ma Zi-Guang, Wang Wen-Xin, Jia Hai-Qiang, Chen Hong. 2018: Anomalous light-to-electricity conversion of low dimensional semiconductor in p-n junction and interband transition quantum well infrared detector, Acta Physica Sinica, 67(12): 235-247. doi: 10.7498/aps.67.20180588
Citation: Liu Jie, Wang Lu, Sun Ling, Wang Wen-Qi, Wu Hai-Yan, Jiang Yang, Ma Zi-Guang, Wang Wen-Xin, Jia Hai-Qiang, Chen Hong. 2018: Anomalous light-to-electricity conversion of low dimensional semiconductor in p-n junction and interband transition quantum well infrared detector, Acta Physica Sinica, 67(12): 235-247. doi: 10.7498/aps.67.20180588
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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

  • 中国科学院物理研究所, 清洁能源重点实验室, 北京 100190;中国科学院大学, 北京 100049

  • 中国科学院物理研究所, 清洁能源重点实验室, 北京 100190

Anomalous light-to-electricity conversion of low dimensional semiconductor in p-n junction and interband transition quantum well infrared detector

  • 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.
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出版历程
  • 刊出日期:  2018-06-30

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

  • 中国科学院物理研究所, 清洁能源重点实验室, 北京 100190;中国科学院大学, 北京 100049
  • 中国科学院物理研究所, 清洁能源重点实验室, 北京 100190

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.

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