基于HgTe量子级联探测器的短波红外相机
据麦姆斯咨询报道，法国国家科学研究中心（CNRS）和索邦大学（Sorbonne University）联合成立的纳米科学研究所目前正在研究和生产HgTe量子点材料——在扩展的短波红外（SWIR）波长范围内敏感。通过与NIT的合作，科研人员在NIT读出电路（ROIC）上通过沉积HgTe量子点材料制作的量子级联探测器（QCD），并生产了其首个短波红外相机。
这项HgTe量子点技术被用于设计低成本、小像素间距的焦平面阵列，并将短波红外相机的光谱范围扩大到2.5μm。上述合作项目由法国国家研究机构资助。
近期，上述研究内容以“Photoconductive focal plane array based on HgTe quantum dots for fast and cost-effective short-wave infrared imaging”为题发表于2022年6月的Nanoscale期刊。
论文摘要：由于量子限制效应，HgTe纳米晶体在整个红外光谱范围内呈现出广泛可调的带隙。并且，科研人员还致力于设计具有由纳米晶体制成的吸收层的红外探测器。然而，大多数的努力都集中于单像素探测器。纳米晶体通过降低材料生长成本并简化与读出电路的耦合，为红外成像提供了一种具有吸引力的替代外延生长半导体的方案。在这篇论文中，科研人员提出了一种基于单步制造工艺的红外焦平面阵列（FPA）的设计策略。该焦平面阵列依赖于专门设计的读出电路，可实现平面电场应用和光电导模式工作。科研人员展示了具有15μm像素间距的VGA格式焦平面阵列，其外部量子效率为4~5%（内部量子效率为15%），截止波长约为1.8μm，并且器件工作中仅使用珀尔帖（Peltier）冷却器。该焦平面阵列兼容200fps全帧成像，科研人员通过驱动缩小焦平面阵列面积来演示高达340fps的红外成像。在论文的最后一部分，还讨论了此类探测器的生产成本。
论文配图：
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