Mid-/short-wavelength dual-color infrared focal plane arrays based on type-II InAs/GaSb superlattice

InAs/GaSb超晶格材料已经成为了第三代红外焦平面探测器的优选材料。开展了InAs/GaSb二类超晶格中/短波双色焦平面探测器器件结构设计、材料外延、芯片制备，对钝化方法进行了研究，制备出性能优良的320256双色焦平面探测器。首先以双色叠层背靠背二极管电压选择结构作为基本结构，设计了中/短波双色芯片结构，然后采用分子束外延技术生长出结构完整、表面平整、低缺陷密度的PNP结构超晶格材料。采用硫化与SiO2复合钝化方法，最终制备的器件在77 K下中波二极管的RA值达到13.6 kcm2，短波达到538 kcm2。光谱响应特性表明短波响应波段为1.7~3 m，中波为3~5 m。双色峰值探测率达到中波3.71011 cmHz1/2W-1以上，短波2.21011 cmHz1/2W-1以上。响应非均匀性中波为9.9%，短波为9.7%。中波有效像元率为98.46%，短波为98.06%。