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

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.