Os detectores infravermelhos desempenham um papel fundamental em reconhecimento militar, sensoriamento remoto, comunicações, orientação de precisão, aeroespacial e outros campos, e receberam atenção de longo-prazo de países ao redor do mundo, com importante valor de pesquisa e perspectivas de aplicação. A integração de micro-nanoestrutura e detector semicondutor tradicional pode efetivamente melhorar a eficiência de acoplamento de fótons e caminho óptico equivalente, romper o limite de absorção de materiais a granel tradicionais, melhorar a eficiência quântica de dispositivos optoeletrônicos e reduzir a corrente escura de o dispositivo, que é um candidato promissor para detectores infravermelhos de alto-desempenho. A pesquisa fornece novos meios técnicos. A introdução de acoplamento óptico de alta-eficiência e efeitos locais de campo óptico de sub-comprimento de onda usando micro-nanoestruturas, combinados com otimização de nível de energia de dispositivos semicondutores tradicionais e outros métodos de controle para melhorar a desempenho geral dos detectores, tornou-se um campo ativo e promissor de detectores infravermelhos. direção de pesquisa.
According to Memes Consulting, recently, researcher Shi Haofei's research group from the Micro-Nano Manufacturing and System Integration Center of Chongqing Institute of Green Intelligent Technology, Chinese Academy of Sciences published a "Micro-Nano Structure Enhanced Infrared Detector" in the journal "Infrared and Laser Engineering". A review article on the topic of "Research Progress". Researcher Shi Haofei is mainly engaged in the research of graphene material preparation, micro-nano processing technology, infrared detection devices and so on.
Este estudo resume a pesquisa sobre vários tipos de detectores infravermelhos aprimorados com micro{0}}nanoestrutura-nos últimos anos. Primeiramente, é apresentado o princípio básico do detector infravermelho aprimorado com micro-nanoestrutura, e a classificação e comparação são feitas de acordo com os diferentes materiais e funções da micro-nanoestrutura. O progresso da pesquisa de micro-nano estrutura em detectores infravermelhos é exposto; finalmente, a tendência de desenvolvimento de detectores infravermelhos aprimorados baseados em micro{5}}nanoestruturas é resumida e prospectada.
Detector infravermelho baseado em silício-com estrutura de matriz de microfuros
No campo dos detectores infravermelhos, a micro-nanoestrutura é usada para melhorar a eficiência de acoplamento e a taxa de absorção de fótons e, mantendo a resposta óptica do dispositivo, a espessura e o volume da camada de absorção do dispositivo são reduzidos, reduzindo assim a corrente escura do dispositivo e melhorando a taxa de detecção do dispositivo. Atualmente, as micro-nanoestruturas usadas na pesquisa de detectores infravermelhos incluem principalmente: médio-tipo micro-nanoestruturas, superfície metálica-tipo micro{{5 }}nanoestruturas, e três-cavidades plasmônicas dimensionais-tipo micro-nanoestruturas. Este é o aprimoramento do desempenho dos detectores infravermelhos pela microestrutura, que se reflete primeiro no efeito antirreflexo em um espectro incidente específico ou em uma banda de amplo espectro. O aumento substancial na taxa de absorção de luz do detector significa que materiais de camada de absorção mais finas podem ser usados, e a própria micro-nanoestrutura pode reduzir efetivamente o volume da unidade fotossensível do dispositivo, o que torna o escuro intrínseco corrente do dispositivo relacionada ao volume de material significativamente reduzido. , de modo a melhorar ainda mais a taxa de detecção e o desempenho abrangente dos detectores infravermelhos.
O uso de micro-nanoestruturas para alcançar a regulação multi-dimensional das propriedades fotoelétricas de detectores infravermelhos e sua pesquisa de mecanismo é a fronteira da pesquisa atual de detectores infravermelhos, e também é uma direção importante para a desenvolvimento de uma nova geração de detectores infravermelhos no futuro. Os dispositivos de detecção por infravermelho de micro-nanoestrutura ainda enfrentam dificuldades e desafios, como compatibilidade de processo, desempenho subversivo e capacidade auto{3}}adaptativa a ser aprimorada. Os dispositivos de detecção de infravermelho aprimorados com micro-nanoestrutura-devem se concentrar nas seguintes direções de pesquisa no desenvolvimento futuro: (1) CMOS-método de projeto de estrutura de dispositivo de detecção de microestrutura compatível e tecnologia de processamento; (2) Ao mesmo tempo, possui banda larga, alta sensibilidade e baixo ruído. Tecnologia de detecção infravermelha de micro-nanoestrutura com propriedades abrangentes, como alta velocidade de resposta e alta velocidade de resposta; (3) Dispositivos adaptativos com recursos de controle dinâmico, como espectro de resposta. Com o-estudo aprofundado de novos materiais, novas estruturas e novos mecanismos de detectores no futuro e o progresso contínuo da tecnologia de integração de sistemas, a micro{12}}nanoestrutura-infravermelho aprimorado os detectores mostrarão grande potencial de aplicação, proporcionando alta integração, alto desempenho e baixo{14}}custo. Os sistemas de detecção por infravermelho oferecem novas soluções.
The first author of this article is Zhu Peng, an assistant researcher at the Center for Micro-Nano Manufacturing and System Integration, Chongqing Institute of Green and Intelligent Technology, Chinese Academy of Sciences. He is mainly engaged in the research of micro-nano optical devices, the preparation of two-dimensional materials, and the development of new infrared detection devices.
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