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锗基p-i-n结构阻挡杂质带红外探测器的温度影响机制

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

红外与毫米波学报2026,Vol.45Issue(3):393-401,9.
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红外与毫米波学报2026,Vol.45Issue(3):393-401,9.DOI:10.11972/j.issn.1001-9014.2026.03.006

锗基p-i-n结构阻挡杂质带红外探测器的温度影响机制

Temperature-dependent mechanism of Ge-Based p-i-n blocked im-purity band infrared detectors

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

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||中国科学院杭州高等研究院物理与光电工程学院,杭州 310024||上海科技大学物质科学与技术学院,上海 201210
  • 3. 上海大学 材料科学与工程学院,上海 200444
  • 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||中国科学院杭州高等研究院物理与光电工程学院,杭州 310024
  • 5. 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
  • 6. 中国科学院大学,北京 100049||中国科学院杭州高等研究院物理与光电工程学院,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||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
  • 折叠

摘要

Abstract

Blocked Impurity Band(BIB)detectors have significant application potential in fields such as infrared astro-nomical space observation.However,studies on their temperature-dependent mechanisms remain limited.In this work,a planar p-i-n structured BIB infrared detector based on high-purity germanium was fabricated using a near-sur-face processing technique.The device exhibited excellent electrical and photoresponse performance under cryogenic conditions.At 3.3 K,the reverse bias current was as low as 15 pA,and good response was maintained below 15 K.The blackbody detectivity reached up to 3.5×1012cm·Hz1/2·W-1,but decreased with increasing temperature.A current model incorporating photoexcitation,thermal excitation,and impact ionization processes was employed to simulate the experimental results.The analysis revealed that the primary mechanism for performance degradation at elevated temper-atures is the significant shrinkage of the depletion region,which reduces carrier collection efficiency.This study pro-vides both theoretical and experimental support for the structural design and performance optimization of BIB detectors for low-temperature infrared detection.

关键词

凝聚态物理/BIB探测器/p-i-n结构/低温红外探测

Key words

condensed matter physics/BIB detector/p-i-n structure/low temperature infrared detection

分类

数理科学

引用本文复制引用

陈天业,戴宁,刘赤县,王泽欣,胡清智,潘昌翊,凌静威,刘晓艳,朱家旗,邓惠勇..锗基p-i-n结构阻挡杂质带红外探测器的温度影响机制[J].红外与毫米波学报,2026,45(3):393-401,9.

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 National Key R&D Program of China(2023YFA1608701),National Natural Science Foundation of China(62274168,11933006 and U2141240),and Hangzhou Leading Innovation and Entrepreneurship Team(TD2020002). (2023YFA1608701)

红外与毫米波学报

1001-9014

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