1 光电探测器的几种类型
红外辐射光子在半导体材料中激发非平衡载流子电子或空穴、，引起电学性能变化。因为载流子不逸出体外，所以称内光电效应。量子光电效应灵敏度高，响应速度比热探测器快得多，是选择性探测器。为了达到性能，一般都需要在低温下工作。光电探测器可分为：
1、光导型：
又称光敏电阻。入射光子激发均匀半导体中的价带电子越过禁带进入导带并在价带留下空穴，引起电导增加，为本征光电导。从禁带中的杂质能级也可激发光生载流子进入导带或价带，为杂质光电导。截止波长由杂质电离能决定。量子效率低于本征光导，而且要求更低的工作温度。
2、光伏型：
主要是p－n结的光生伏特效应。能量大于禁带宽度的红外光子在结区及其附近激发电子空穴对。存在的结电场使空穴进入p区，电子进入n区，两部分出现电位差。外电路就有电压或电流信号。与光导探测器比较，光伏探测器背影限探测率大于40％；不需要外加偏置电场和负载电阻，不消耗功率，有高的阻抗。这些特性给制备和使用焦平面阵列带来很大好处。
3、光发射－Schottky势垒探测器：
金属和半导体接触，典型的有PtSi/Si结构，形成Schottky势垒，红外光子透过Si层为PtSi吸收，电子获得能量跃上Fermi能级，留下空穴越过势垒进入Si衬底，PtSi层的电子被收集，完成红外探测。充分利用Si集成技术，便于制作，具有成本低、均匀性好等优势，可做成大规模1024×1024甚至更大、焦平面阵列来弥补量子效率低的缺陷。有严格的低温要求。用这类探测器，国内外已生产出具有像质良好的热像仪。PtSi/Si结构FPA是早制成的IRFPA。
4、量子阱探测器QWIP：
将两种半导体材料A和B用人工方法薄层交替生长形成超晶格，在其界面，能带有突变。电子和空穴被限制在低势能阱A层内，能量量子化，称为量子阱。利用量子阱中能级电子跃迁原理可以做红外探测器。90年代以来发展很快，已有512×512、640×480规模的QWIPGaAs/AlGaAs焦平面制成相应的热像仪诞生。因为入射辐射中只 2 有垂直于超晶格生长面的电极化矢量起作用，光子利用率低；量子阱中基态电子浓度受掺杂限制，量子效率不高；响应光谱区窄；低温要求苛刻。人们正深入研究努力加以改进，可望与碲镉汞探测器一争高低。
红外探测技术的应用
摘要：红外探测技术广泛应用于生活与科技的方方面面，不过红外技术的发展也经历了一个比较漫长的过程，从发现到应用，都是一点一丁的积累的。在这个过程中，红外技术也慢慢改变，极大方便人们的生活。
关键词：红外探测技术；应用；发展趋势
一、 引言
红外辐射是波长介于可见光与微波之间的电磁波辐射，人眼察觉不到。要察觉这种辐射的存在并测量其强弱，必须把它转变成可以察觉和测量的其他物理量。一般说来，红外辐射照射物体所引起的任何效应，只要效果可以测量而且足够灵敏，均可用来度量红外辐射的强弱。现代红外探测器所利用的主要是红外热效应和光电效应。这些效应的输出大都是电量，或者可用适当的方法转变成电量。红外探测技术是利用目标辐射的红外线来搜索、探测和跟踪目标的一门高技术。
由于红外探测器环境适应性好、隐蔽性好、抗干扰能力强、能在一定程度上识别伪装目标，且具有设备体积小、重量轻、功耗低等特点，所以在军事，医疗，工程等领域都得到广泛的应用。
二、 红外探测的发展历史
发展过程：
1800 年, 英国人赫婿尔用水银温度计发现红外辐射。
1821 年, 塞贝克发现温差电效应, 之后把热电偶、热电堆用于红外探测器。
1859 年, 基尔霍夫提出有关物体热辐射吸收与发射关系的定律。
1879～1884年, 斯特番•玻尔兹曼提出了有关绝对黑体总辐射能量与其绝对温度之间关系的定律。
1893 年, 维恩推出黑体分布的峰值与其温度之间关系的位移定律。
1900 年, 普朗克发表能量子模型和黑体辐射定律, 导出黑体光谱辐射出射度随温度和波长变化的关系式。上述这些工作为红外技术的发展奠定了坚实的理论基础。
在1910～1920 年的10 年中, 出现了探测舰船、飞机、炮兵阵地和冰山等目标的红外装置, 发展了通信、保安、红外测温等设备。二战期间, 出现了红外变像管、光子探测器等, 开创了夜视技术。1952～1953 年, 美国研制出世界上最早的热像仪,1956 年长波热像仪问世, 随后, 1964 年美国TI 公司研制的热像仪成功地用在越南战场上。
第３５卷第６期
Ｖ０１．３５ Ｎｏ．６ 红外与激光工程
Ｉｎｆｒａｒｅｄ ａｎｄ Ｌａｓｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ２００６年１２月
Ｄｅｃ．２Ｏ０６
２５６ｘ１甚长波量子阱红外焦平面研究
李宁 ，郭方敏 ，熊大元 ，陆卫 ，王文新。，黄绮。，周均铭
（１．中国科学院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室，上海２０００８３；
２．中国科学院物理研究所，北京１０００８０）
摘要：ＧａＡｓ／Ａ１ＧａＡｓ量子阱红外探测器由于其所依据的ＧａＡｓ基材料较为成熟的材料生长和器
件制备工艺．使其特别适合于高均匀性、大面积红外焦平面的应用。报道了甚长波２５６ｘｌ元ＧａＡｓ／
Ａ１ＧａＡｓ多量子阱红外焦平面器件的研制成果，探测嚣的峰值波长为１５ ｍ，响应带宽大于１．５ ｍ。在
＾ ４０ Ｋ工作温度下，器件的平均黑体响应率尺 、９６ｘ１０６ Ｖ ，平均黑体探测率为Ｄ ＝１．３７ｘ１０７ ｃｍ・Ｈｚ ，
不均匀性为ｌ１．３％，并应用研制的器件获得了物体的热像图。
关键词：量子阱； 焦平面； 甚长波； 红外探测器
中圈分类号：ＴＮ２１５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００７—２２７６（２００６）０６—０７５６—０３
２５６￣１ ｖｅｒｙ ｌｏｎｇ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ＱＷ口ＦＰＡｓ
ＬＩ Ｎｉｎｇ ，ＧＵＯ Ｆａｎｇ－ｍｉｎ ，ＸＩＯＮＧ Ｄａ－ｙｕａｎ１，ＬＵ ＷｅＰ，ＷＡＮＧ Ｗｅｎ－ｘｉｎ２，
ＨＵＡＮＧ Ｑｒ，ＺＨＯＵ Ｊｕｎ－ｍｉｎｇ２
（１．Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｆｏｒ Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００８３，Ｃｈｉｎａ；２．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８０，Ｃｈｅｓｔ）
文章编号ｔ １６７２—８７８５（２００６）０５—００４３－０４
用于空间和地球科学研究的大规格窄
波段、多波段和宽波段长波红外
量子阱光电探测器焦平面
摘 要：本文对一个６４０ｘ５１２元的长波长截止窄波段（△ ／ ≈１０％）量子阱红外光电探
测器焦平面列阵、一个在４＃ｍ一１６＃ｍ谱区有四个波段的量子阱红外光电探测器焦平
面列阵和一个截止波长为１５．４＃ｍ的宽波段（ＡＡ／Ａ ４２％）量子阱红外光电探测器焦平
面列阵进行了论证．
１引言
本文中讨论的量子阱红外光电探测器利用
了导带量子阱中基态与第一受激态之间的电子
的光致激发。这种量子阱是经过设计的，因此，
这些光激载流子能够从量子阱中逃逸并被作为
光电流收集起来．由于这种探测器的峰值响应
波长、截止波长和响应的光谱宽度可通过改变
材料层的厚度和势垒的成分来连续调节，它比
非本征掺杂的半导体红外探测器具有更大的灵
活性。近来，人们更关心大规格的量子阱红外光
电探测器焦平面列阵。本文讨论美国喷气推进
实验室的工作于４＃ｍ一１６＃ｍ谱区的６４０ｘ５１２元
窄波段、四波段和宽波段量子阱红外光电探测
器焦平面列阵的设计、制作和试验结果。这些大
规格的焦平面列阵适合多种应用，其中包括气
体分子的现场测量和遥感、热成像、全球大气温
度分布监测、云的特性测量、天文学以及导弹的
跟踪和识别．
２ ６４０￣５１２元窄波段焦平面列阵 ，
多量子阱结构的每个周期都由一个４５）ｔ的
ＧａＡｓ（掺杂剂量ｎ＝５×１０＂ｃｍ－３）阱和一个５ｏｏ；ｉ
的Ａｌ０．３Ｇａｏ．７Ａｓ势垒构成．把许多相同的量子阱
堆积在一起会增加光子吸收。通过在ＧａＡｓ阱
层中掺Ｓｉ可在探测器中产生基态电子．这种
光敏多量子阱结构夹在０．５＃ｍ厚的顶部和底部
的ＧａＡｓ接触层之间，这些接触层的掺杂剂量
ｎ＝５×１０＂ａｍ＿。，是通过分子束外延方法生长 在半绝缘ＧａＡｓ衬底上的．然后，一层０．７＃ｍ厚的
