基于量子效应的探测光电信号放大机理研究-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

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基于量子效应的探测光电信号放大机理研究

项目名称：基于量子效应的探测光电信号放大机理研究
项目类别：重大项目
批准号：10990103
申请代码：A040205
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2010-01-01-2013-12-31

项目负责人：陆卫
负责人职称：研究员
依托单位：中国科学院上海技术物理研究所
批准年度：2009

中文摘要：

本课题旨在突破辐射探测技术中面临的经典放大极限问题。在经典放大中，在皮秒量级形成探测光电信号与在纳秒或微秒量级形成的噪声叠加在一起在毫米测量时间内被同时放大，构成了探测灵敏度的极限，而仅对光电探测信号在其量子过程短暂的皮秒时间内形成放大就大大抑制了噪声放大，从而可突破探测灵敏度的经典极限。利用国际上已形成的4.2K工作温度下量子放大新成果和课题组在77K工作温度下关于量子放大的新发现，本课题将在对于空间辐射探测技术有匹配性适用价值的77K工作温度下量子放大效应中主导性物理机理进行系统研究，包括量子效应的新机理发现及其精确的理论模型建立、能够巧妙利用新机理实现量子放大的量子点和量子隧穿结构的复合量子功能结构材料精确生长、关于量子点库仑阻塞引发量子电势对量子隧穿效应调谐局域化特性得以宏观尺寸下保持的探测器件功能结构制备。最终在各课题间协作下获得大于1微米红外波段探测上量子放大新途径突破。

中文主题词：红外探测器；量子放大；InAs量子点；量子级联探测器；

英文摘要：

Infrared Detector；quantum amplification；InAs quantum dot；quantum cascade detectors；

英文主题词： Infrared Detector；quantum amplification；InAs quantum dot；quantum cascade detectors；

结论摘要：

本课题旨在突破辐射探测技术中面临的经典放大极限问题.本课题通过材料与功能结构的光电特性系统研究，研究主导着77K 工作温度以上条件下量子放大效应的基本机理，结合功能材料制备的可行性提出适用于大于1 微米红外波长探测的量子放大的优化途径；实现量子放大结构功能材料在功能结构性能上得到验证。提出零维－二维复合电子能态的设计和精细调控，首次实现双光子分辨。成功制备InAs 量子点红外探测器单元和线列. 细致研究并揭示量子点光电功能材料中的微纳尺度耦合效应和中间能级辅助信号放大效应。在量子结构红外探测新途径方面，实现量子阱－等离子微腔新型光电耦合结构，利用等离子局域表面模式使量子阱甚长波红外探测的偏振消光比达到65，相对目前报道的常规方案高出1个量级。探索出量子结构中受限载流子纳探针测量方法及细致研究红外探测器量子结构中纳尺度电子分布特性。开展在量子级联探测器（QCD）研究，研制出高质量的InP 基（InGaAs/ InAlAs）结构的量子级联探测器材料,并成功研制长波QCD器件。

成果综合统计