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弱电离区场增强的Ge基PIN结构阻挡杂质带红外探测器

刘赤县 王鹏 邓惠勇 沈宏 戴宁 陈天业 王泽欣 胡清智 窦伟 刘晓艳 凌静威 潘昌翊 朱家旗

红外与毫米波学报2026,Vol.45Issue(2):227-235,9.
红外与毫米波学报2026,Vol.45Issue(2):227-235,9.DOI:10.11972/j.issn.1001-9014.2026.02.004

弱电离区场增强的Ge基PIN结构阻挡杂质带红外探测器

Field-enhanced Ge-based PIN structure blocked impurity band infrared detectors in weakly ionized regions

刘赤县 1王鹏 2邓惠勇 3沈宏 2戴宁 4陈天业 1王泽欣 5胡清智 5窦伟 1刘晓艳 6凌静威 7潘昌翊 8朱家旗6

作者信息

  • 1. 中国科学院上海技术物理研究所 红外科学与技术全国重点实验室,上海 200083||中国科学院大学,北京 100049||上海科技大学 物质科学与技术学院,上海 201210
  • 2. 中国科学院上海技术物理研究所 红外科学与技术全国重点实验室,上海 200083||中国科学院大学,北京 100049
  • 3. 中国科学院上海技术物理研究所 红外科学与技术全国重点实验室,上海 200083||华东师范大学 精密光谱科学与技术国家重点实验室,上海 200241
  • 4. 中国科学院上海技术物理研究所 红外科学与技术全国重点实验室,上海 200083||中国科学院大学,北京 100049||上海科技大学 物质科学与技术学院,上海 201210||国科大杭州高等研究院 物理与光电工程学院,浙江 杭州 310024
  • 5. 上海大学 材料科学与工程学院,上海 200444
  • 6. 中国科学院大学,北京 100049||国科大杭州高等研究院 物理与光电工程学院,浙江 杭州 310024
  • 7. 中国科学院上海技术物理研究所 红外科学与技术全国重点实验室,上海 200083
  • 8. 中国科学院上海技术物理研究所 红外科学与技术全国重点实验室,上海 200083||中国科学院大学,北京 100049||国科大杭州高等研究院 物理与光电工程学院,浙江 杭州 310024
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摘要

Abstract

A novel germanium(Ge)-based Blocked-Impurity-Band(BIB)infrared detector with a planar PIN struc-ture was developed,using a near-surface processing technique to fabricate the target and electrode contact regions.The detector demonstrates significant rectifying characteristics,exhibiting extremely low dark current under reverse bi-as,and its working temperature is extended to 15 K.At this temperature,the detector maintains a stable detectivi-ty of 6×10¹² cm·Hz¹/₂·W-¹ within the reverse bias voltage range of 0 V to-5 V.Through the band structure analysis,the dark current mechanism and the impact of temperature variation on optical response were discussed in detail,and the working principle based on the low-temperature weak ionization region was proposed.Additionally,tests of the detec-tor's blackbody response current and detectivity were systematically measured,and the mechanism of maintaining high performance at elevated working temperatures was clarified.The result provides innovative insights for enhancing the temperature performance of Ge-based BIB detectors and offers the theoretical and experimental support for the design and application of future infrared detectors.

关键词

BIB探测器/能带结构/探测率/PIN结构

Key words

BIB detector/band structure/detectivity/PIN structure

分类

信息技术与安全科学

引用本文复制引用

刘赤县,王鹏,邓惠勇,沈宏,戴宁,陈天业,王泽欣,胡清智,窦伟,刘晓艳,凌静威,潘昌翊,朱家旗..弱电离区场增强的Ge基PIN结构阻挡杂质带红外探测器[J].红外与毫米波学报,2026,45(2):227-235,9.

基金项目

国家重点研发计划(2023YFA1608701),国家自然科学基金(62274168、11933006和U2141240)和杭州创新团队项目(TD2020002) Supported by the National Key R&D Program of China(2023YFA1608701),the National Natural Science Foundation of China(62274168,11933006 and U2141240),the Hangzhou Leading Innovation and Entrepreneurship Team(TD2020002) (2023YFA1608701)

红外与毫米波学报

1001-9014

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