量子级联探测技术研究进展分析与展望

光电探测器在检测、通信、成像、制导等领域具有重要的应用价值，在红外波段，常见的探测器有碲镉汞探测器、量子阱探测器，以及Ⅱ类超晶格探测器等，但是其在适用温度、噪声，以及暗电流等方面的不同限制了各类探测器的发展和应用。量子级联探测器（QCD）借助于子带间跃迁和共振隧穿原理，以及声子阶梯设计理念，可以实现无偏压下光生载流子的定向运输，具有较低的暗电流、出色的噪声性能、优异的高频性能，以及探测波长能够覆盖红外至太赫兹波段等特点，为红外及太赫兹光电探测器未来的发展提供了新的思路。本文首先介绍了QCD的工作原理、模型及器件物理；然后重点阐述了QCD的国内外研究进展，包括材料体系、光耦合优化、有源区设计与优化，以及QCD与量子级联激光器协同工作这4个方面；在此基础上，将QCD与其他主流的红外探测器进行了对比；最后总结并展望了QCD在未来的机遇和挑战。