具有变革性特征的红外光电探测器

近期，中科院上海技术物理研究所的胡伟达研究员等在《物理学报》发表了特邀综述，系统地介绍了一些国内外具有变革性特征的红外探测器前沿内容，主要包括：人工光子微结构调控的新型红外探测器、基于能带工程的红外探测器、新型低维材料红外探测器，以及传统红外探测器的新方向。未来，这些具有变革性的红外探测器将有可能会被布局在新一代红外探测系统上，有望满足航空、航天、天文、民用等领域对红外物理与技术的强烈需求。

 1.人工光子微结构调控新型红外探测器

人工光子微结构材料是有序排列的功能材料，由于其周期调制导致的能带结构和局域场，可以操控光子和光生电子的传输特性。典型的人工光子微结构包括表面等离子激元微结构、MIM等离子激元微结构、光子晶体陷光结构。在红外探测器领域，人工光子微结构主要作用是大幅提高光子耦合效率，降低暗电流，提高器件探测率。文中重点总结了陷光结构红外探测器和等离子激元增强红外探测器的研究进展情况。

陷光结构主要是在探测器的正面或背面利用微纳加工形成周期排列的柱状或孔状结构，增加入射光的传播路径，从而减小反射，提高外量子效率。陷光结构已经在碲镉汞探测器、量子点红外探测器上进行了试验验证。

对于等离子激元增强红外探测器的研究包括利用金属光栅、金属孔洞阵列等增强吸收，利用牛眼结构将光场聚焦从而降低暗电流和减小串扰等。近年来还出现了利用金属结构微元与半导体接触形成肖特基势垒，在外场作用下产生等离激元热电子，用于零偏下的光电探测。等离子激元增强红外探测器在偏振探测、提高响应率、降低暗电流等方面都具备潜在应用优势。

 2. 基于能带工程的红外探测器

量子阱、超晶格技术已经应用于红外探测器产品。近些年，又提出和发展了新型量子级联红外探测器和带间级联红外探测器。基于能带工程的新型红外探测器在多色探测、高温工作、高频探测等方面具有潜在的性能优势。

 3. 新型低维材料红外探测器

低维半导体材料主要特征是在某一维度具有亚微米、纳米甚至原子级几何尺寸。综述里主要介绍了光诱导局域场调控型红外探测器，铁电局域场调控型红外探测器，以及二维材料范德瓦尔斯结。

光诱导局域场调控（photogating）是利用光辐照产生的电势间接调控光晶体管沟道材料的电导。在石墨烯/量子点复合结构、InAs纳米线、Si/PbS量子点等结构中实现了红外探测。

铁电局域场调控型红外探测器一方面可以利用铁电材料作为晶体管栅极介质为沟道材料提供局域极化电场，调控载流子浓度，获得高性能的室温近红外光电探测器。另一方面可以利用铁电材料的热释电特性制备高性能的热探测器。

 4. 传统红外探测器的新方向

另外，该综述还总结了InGaAs、InSb、MCT等比较成熟的传统探测器技术在雪崩型探测、热载流子型探测器、势垒阻挡型高温工作探测器、以及多色探测器等新的发展方向。

通过这篇综述文章，可以在较短的时间内了解掌握近些年国内或国际上红外探测器的热点方向和动态，是非常好的学习材料。