最近,在红外探测器领域出现了新的技术方向---微纳米结构。微纳米结构可以降低红外探测器吸收层的体积和厚度,达到降低器件暗电流的目的,还能提高光子的吸收率和耦合效率,既能增强红外探测器的信噪比,还能提升光谱响应范围。
滨松红外探测器
汇总目前在研的微纳米结构红外探测器,主要分为三维等离子体腔型为纳米结构,介质型微纳米结构和表面金属型微纳米结构。
采用微纳米结构的红外探测器,增强的性能首先表现在对宽光谱段和特定入射光谱的减反性能上。大幅提升红外探测器对光的吸收率,意味着可以采用更薄的吸收层,达到同样的探测效果。同时,微纳米结构还可以降低探测器光敏单元的体积,这样可以有效降低由材料体积导致的暗电流。从另一个层面来说,对提升红外探测器的性能提供了一个新的思路。
带有微孔阵列结构的硅基底红外探测器
当前,红外探测器的前沿研究方向是,微纳米结构如何影响探测器的性能,以及如何进行多维度的性能调控,这也是下一代红外探测器的发展方向。
不过,微纳米结构红外探测器现阶段还有很多难题要解决,比如工艺的兼容性问题和性能的提升程度等。因此,微纳米结构红外探测器还需重点突破加工工艺和结构设计方法如何与CMOS工艺兼容,在性能上如何兼具高灵敏度、高响应速度、宽光谱响应范围和低噪声等,另外,在光谱响应范围方面,如何进行动态调控,以匹配不同的器件要求。
虽然暂时面临诸多需要解决的难题,但是微纳米结构红外探测器的应用前景非常具有潜力,特别是在高性能、高集成度和低成本应用领域。