进展集成有亚波长光栅的台面型InGaAs基短波红外偏振探测器
红外辐射(760nm-30μm)作为电磁波的一种,蕴含着物体丰富的信息。红外光电探测器在吸收物体的红外辐射后,通过光电转换、电信号处理等手段将携带物体辐射特征的红外信号可视化。其具有全天候观测、抗干扰能力强、穿透烟尘雾霾能力强、高分辨能力的特点,在国防、天文、民用领域扮演着重要的角色,是当今信息化时代发展的核心驱动力之一,是信息领域战略性高技术必争的制高点。 众所周知,波长、强度、相位和偏振是构成光的四大基本元素。其中,光的偏振维度可以丰富目标的散射信息,如表面形貌和粗糙度等,使成像更加生动、更接近人眼接收到的图像。因此偏振成像在目标-背景对比度增强、水下成像、恶劣天气下探测、材料分类、表面重建等领域有着重要应用。在短波红外领域,InGaAs/InP材料体系由于其带隙优势,低暗电流,和室温下的高可靠性已经得到了广泛的应用。 目前,一些关于短波偏振探测技术的研究已经在平面型InGaAs/InP PIN探测器上开展。然而,平面结构中所必须的扩散工艺导致的电学串扰使得器件难以向更小尺寸发展。同时,平面结构中由对准偏差导致的偏振相关的像差效应也不可避免。与平面结构相比,深台面结构在物理隔离方面具有优势,具有克服上述不足的潜力。
中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心E03组长期从事化合物半导体材料外延生长与器件制备的研究。E03组很早就开始了对近红外及短波红外探测器材料与器件的研究,曾研制出超低暗电流的硅基肖特基结红外探测器【Photonics Research, 8, 1662(2020)】,研究过短波红外面阵探测器小像元之间的暗电流抑制及串扰问题【Results in Optics, 5, 100181 (2021)】等。最近,E03组研究团队的张珺玚博士生在陈弘研究员,王文新研究员,邓震副研究员地指导下,针对光的偏振成像,并结合亚波长光栅制备技术,片上集成了一种台面型InGaAs/InP基PIN短波红外偏振探测器原型器件。该原型器件具有的深台面结构可以有效地防止电串扰,使其潜在地实现更小尺寸短波红外偏振探测器的制备。
图1是利用湿法腐蚀和电子束曝光等微纳加工技术制备红外探测器及亚波长光栅的工艺流程。图2和图3分别是制备完成后的红外探测器光学显微镜图片和不同取向的亚波长光栅结构SEM图片。
图1 集成有亚波长Al光栅的台面型InGaAs PIN基偏振探测器的工艺流程示意图。
图2. 两种台面尺寸原型器件的光学显微镜图片 (a) 403 μm×683 μm (P1), (b) 500 μm×780 μm (P0)。
图3. 四种角度 (a) 0°, (b) 45°, (c) 90°, (d) 135° Al光栅形貌。
图4是不同台面尺寸的P1和P0器件(无光栅)在不同条件下的特性曲线和响应光谱。在1550 nm光激发,-0.1 V偏压下,P1和P0器件的外量子效率分别为 63.2% and 64.8%,比探测率* 分别达到 6.28×1011 cm·Hz^1/2 /W 和6.88×1011 cm· Hz^ 1/2 /W,表明了原型器件的高性能。
图4. InGaAs PIN原型探测器(无光栅)的J-V特性曲线和响应光谱。(a) 无光照下,P1和P0的暗电流密度Jd-V特性曲线;不同入射光功率下,(b) P1和(c) P0的光电流密度Jph-V特性曲线,插图是-0.1V下光电流密度与入射光功率之间的关系曲线;(d) P1和P0的响应光谱曲线。
图5表明器件的偏振特性。从图5可以看出,透射率随偏振角度周期性变化,相邻方向间的相位差在π/4附近,服从马吕斯定律。此外, 0°, 45°, 90°和135°亚波长光栅器件的消光比分别为18:1、18:1、18:1和20:1,TM波透过率均超过90%,表明该偏振红外探测器件具有良好的偏振性能。
图5. (a) 1550 nm下,无光栅器件和0°, 45°, 90°和135°亚波长光栅器件的电学信号随入射光极化角度的变化关系;(b) 光栅器件透射谱。
综上所述, 研究团队制备的台面结构InGaAs PIN探测器,其响应范围为900 nm -1700 nm,在1550 nm和-0.1 V (300K) 下的探测率为6.28×1011 cm·Hz1/2 /W。此外,0°,45°,90°和135°光栅的器件均表现出明显的偏振特性,消光比可达18:1,TM波的透射率超过90%。上述的原型器件作为一种具有良好偏振特性的台面结构短波红外偏振探测器,有望在偏振红外探测领域具有潜在的广泛应用前景。
近日,相关研究成果以题"Opto-electrical and polarization performance of mesa-structured InGaAs PIN detector integrated with subwavelength aluminum gratings"发表在上,上述研究工作得到了基金委重大、基金委青年基金、中国科学院青年创新促进会、中国科学院战略性先导科技专项、怀柔研究部的资助。另外,感谢微加工实验室杨海方老师在电子束曝光等方面的细心指导和帮助。物理所E03组博士研究生张珺玚为第一作者。
韦伯太空望远镜拍到新照片距离地球10亿光年的LEDA2046648IT之家2月3日消息,欧空局(ESA)于近日更新文章,分享了一张詹姆斯韦伯太空望远镜(JWST)拍摄的新照片。这张照片的主角是距离地球10亿多光年位于武仙座超星系团的螺旋星系LED
腾讯,不搞货架电商了?文王崭编辑斯问腾讯的电商布局又发生了变化。在2020年底上线的腾讯荟聚(曾名为腾讯惠聚)在小程序首页发布了升级公告,显示平台业务将在2月1日进行转型,商家商品将全部下架,后续业务方
清华大学,迎来2023年首篇Nature2023年2月1日,清华大学周树云团队在Nature在线发表题为PseudospinselectiveFloquetbandengineeringinblackphosphorus
黄金呈洗盘调整结构,谨慎看待刺穿诱盘信号今日周五,2月3日,属2月第一周。本周接下来重点关注今晚的美国1月非农报告发布。昨日市场呈宽区间洗盘整理走势,整体来看,预期差异较大。昨日凌晨美联储利率决议揭晓之后,鲍威尔在讲话中
朋友圈人气爆棚短句文案1将喜欢的一切留在身边这便是努力的意义。2放松点,不用和每个人都好,也不用被每个人喜欢。3我们始终都是双向奔赴,终点是更好的自己。4有些故事,来不及开始,就已经写出了结局。5记住只
经历过许多后才明白,真正的朋友,可能永远都只有一个羊羊运动会里有这样一句话把自己的快乐分享给别人以后,那一份快乐,就会变成许多份快乐。对于我们来说,朋友的最大意义正是如此,即是给我们带来更多的快乐。然而,快乐总是短暂的,人生的大部
支持民营经济!有市委书记当场公布手机号新春伊始,各地开足马力拼经济。优化营商环境支持民营经济,成为各地不约而同的重点工作。企业家是自家人,让企业家成为座上宾,有求必应无事不扰,各级政府要当好店小二近日,多地召开新春第一
微信小号来啦,无需手机号即可注册这一次,微信听到了用户的声音。当微信的好友越来越多,分组标签功能都没办法满足需求的时候,越来越多人需要一个微信小号。这一次,微信听到了用户的声音,一个手机号可以注册2个微信号的功能
备胎后哈里夫妇首次合体亮相,卡戴珊太后也来镇场梅根笑得勉强,哈里不想装了他们终于合体了梅根和哈里!这距离他们夫妇上次公开合体亮相,隔了一个多月。事实上,在备胎发行前后,哈里都在忙着各种宣传与他的活跃形成鲜明对比的是,一向表现欲很强喜欢发言的梅根却静默低
CPU性能提升10外媒爆出13代酷睿笔记本测试数据随着2月的到来,搭载英特尔13代酷睿系列的笔记本将正式发售。近期,外媒提前拿到了配置13代酷睿i71360P的笔记本,接下来咱们抢先看一看搭载13代酷睿处理器笔记本的性能表现。CP
史说十堰两晋南北朝时期的郧乡县秦楚刊号本刊号在前期史说十堰大郧阳一个郧字橫贯千古一文中提到郧乡县,这里再从历史的角度说说郧乡县建制的来龙去脉。我国自古,崇尚制名以指实,郧乡县之命名亦不例外。史记货殖列传文秦世末