半导体远红外探测器的物理与器件研究一直是国际学术界十分关注的重要学术问题。高的量子效率是探测器得以实用的关键。本课题利用谐振腔提高同质结远红外探测器的量子效率,尝试提出一种适用于远红外波段的反射镜。并以砷化镓同质结探测器为例,从理论和实验两方面优化谐振腔增强的探测器的材料和结构参量,将量子效率提高两到三倍。最后将这种反射镜推广到其他同质结远红外探测器上。
远红外探测器在天体物理等研究方面具有广泛的应用前景。目前一种新型的截止波长可调的同质结内发射远红外探测器引起了人们的广泛关注。其基本结构是多周期的高掺杂发射层/非掺杂本征层。然而,低的量子效率限制了这种探测器的进一步发展。提高量子效率的一个很有效的方法就是提高探测器腔体内的光吸收率。在光电探测器上施加一对反射镜构成谐振腔(RCE)结构能够显著地提高光吸收率。但目前RCE结构的应用还只是局限在近红外和中红外器件,远红外探测器上尚没有这方面的尝试。研究谐振腔在远红外探测器上的应用,无论从物理还是从器件研究的角度来看都有很重要的意义。本课题重点解决了两方面的问题一方面创新性地提出了一种适用于远红外波段的谐振腔增强探测器的反射镜,其结构由底部电极层和多周期的非掺杂/掺杂层共同组成,针对一个具体的GaAs探测器结构通过理论计算给出优化的谐振腔增强的探测器的参数方案,这种同质结远红外反射镜的设计方法可以借鉴到其他类型远红外探测器上;另一方面通过分子束外延技术生长谐振腔增强的GaAs同质结远红外探测器,通过实验验证理论研究的结果,结果表明施加谐振腔结构后探测器腔体内的光吸收率确实比原来提高了.