2012cb619200-g高性能近紅外ingaas探測材料基礎(chǔ)研究及其航天應(yīng)用驗證

1、項目名稱：高性能近紅外高性能近紅外InGaAsInGaAs探測材料基礎(chǔ)研探測材料基礎(chǔ)研究及其航天應(yīng)用驗證究及其航天應(yīng)用驗證首席科學(xué)家：龔海梅龔海梅中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所起止年限：2012.12016.82012.12016.8依托部門：中國科學(xué)院中國科學(xué)院上海市科委上海市科委及其理論修正方法；高In組分多層異質(zhì)探測材料少數(shù)載流子輸運的物理過程，定量的少子輸運及光電轉(zhuǎn)化模型；基于能帶調(diào)控和結(jié)構(gòu)設(shè)計的多層異質(zhì)

2、探測材料晶格質(zhì)量、失配應(yīng)力、摻雜構(gòu)型的改進(jìn)方法。主要研究內(nèi)容包括：探索高In組分異質(zhì)探測材料緩沖層新結(jié)構(gòu)，獲得寬帶隙InAlAs組分非單調(diào)變化及非線性遞變的緩沖層、改進(jìn)界面特性的短周期數(shù)字遞變超晶格異質(zhì)界面過渡層和寬帶隙InAsP組分遞變緩沖層。研究緩沖層結(jié)構(gòu)、應(yīng)變與弛豫和晶格完整性對高In組分多層異質(zhì)外延材料能帶結(jié)構(gòu)的影響，通過理論模擬數(shù)值分析方法研究不同材料體系和材料能帶結(jié)構(gòu)對載流子輸運的影響，指導(dǎo)緩沖層物理結(jié)構(gòu)設(shè)計包括晶格質(zhì)量、緩

3、沖層參數(shù)以及能帶結(jié)構(gòu)優(yōu)化等；針對基于InGaAs光吸收層及以InxGa1xAs為基礎(chǔ)的近紅外探測材料體系的能帶結(jié)構(gòu)和導(dǎo)帶價帶帶階進(jìn)行研究與調(diào)控，分析異質(zhì)結(jié)構(gòu)界面、失配應(yīng)力、位錯、缺陷和摻雜情況對相關(guān)材料體系的能帶、光學(xué)和電學(xué)參數(shù)的影響，研究較大失配多層異質(zhì)材料界面能帶不連續(xù)性，利用界面量子結(jié)構(gòu)調(diào)控界面能帶結(jié)構(gòu)，分析失配應(yīng)力、摻雜情況對多層異質(zhì)材料能帶結(jié)構(gòu)的影響；研究不同材料體系和能帶結(jié)構(gòu)對載流子輸運的影響，明確少數(shù)非平衡載流子產(chǎn)生、擴(kuò)散

4、、復(fù)合的物理過程，完善定量的少子輸運及光電轉(zhuǎn)化模型和結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化模型，建立擴(kuò)散系數(shù)、少子壽命、遷移率與材料結(jié)構(gòu)設(shè)計、晶體質(zhì)量復(fù)合中心能級位置、摻雜濃度的關(guān)系，提出多層異質(zhì)探測材料組分、晶格質(zhì)量、失配應(yīng)力、摻雜構(gòu)型的改進(jìn)要求。2、高探測靈敏度的亞波長結(jié)構(gòu)光場增強(qiáng)和局域化物理機(jī)理采用薄層高In組分InGaAs材料作為吸收區(qū)可望降低器件的暗電流，但是InGaAs材料厚度的降低將帶來光吸收的減小和量子效率的降低。采用金屬亞波長結(jié)構(gòu)與薄層InGa