Quantum-Engineered Long-Wavelength Infrared Photodetectors

量子工程长波长红外光电探测器

基本信息

  • 批准号:
    1202318
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 36.01万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2012
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2012-06-01 至 2017-05-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The objective of this program is to advance the understanding of quantum-engineered interband cascade (IC) structures and to develop high-performance long-wavelength infrared photodetectors (7-10 ?Ým). These quantum-engineered interband-cascade infrared photodetectors (ICIPs) will operate at elevated temperatures accessible by thermoelectric coolers (200 K) with high detectivity D* (~109 Jones or better). The intellectual merit is the integration of the discrete absorber architecture within a quantum engineered structure to form a detector based on new principles that combine the advantages of very fast intersubband relaxation, interband tunneling for carrier transport, and relatively slow interband transitions. With the discrete absorber architecture, ICIPs circumvent diffusion-length limitations and are feasible for high-speed operation without compromising their absorption quantum efficiency. Also, doping is unnecessary in ICIPs, but can be used as a means to manipulate carrier concentrations and transport without forming a conventional depletion region. By eliminating this depletion region, the Shockley-Read-Hall generation current is suppressed in ICIPs. Hence, this project will provide opportunities to investigate new phenomena associated with the underlying physics of quantum-engineered structures and devices.The broader impacts are the generation of cutting-edge knowledge in the design and understanding of quantum-engineered semiconductor structures and devices; and the realization of high-performance and low-noise photodetectors in the long-wavelength infrared spectrum for many industrial, earth science, space exploration, and defense and homeland security applications. This project will offer students unique opportunities to pursue education, training and research in multidisciplinary topics. This project will promote the participation of faculty and students in statewide educational outreach activities.
该计划的目标是推进量子工程带间级联(IC)结构的理解,并开发高性能的长波长红外光电探测器(7-10?(1999年)。这些量子工程带间级联红外光电探测器(ICIP)将在热电冷却器(200 K)可达到的高温下工作,具有高探测率D*(~109琼斯或更好)。智力的优点是量子工程结构内的离散吸收体架构的集成,以形成基于新原理的检测器,该新原理联合收割机非常快速的子带间弛豫、用于载流子传输的带间隧穿和相对缓慢的带间跃迁的优点。 利用分立的吸收体结构,ICIP规避了扩散长度的限制,并且在不损害其吸收量子效率的情况下对于高速操作是可行的。 此外,掺杂在ICIP中是不必要的,但是可以用作操纵载流子浓度和传输的手段,而不形成常规的耗尽区。通过消除这个耗尽区,ICIP中的肖克利-里德-霍尔产生电流被抑制。 因此,该项目将提供机会,研究与量子工程结构和器件的基本物理学相关的新现象。更广泛的影响是在量子工程半导体结构和器件的设计和理解方面产生前沿知识;以及在长波长红外光谱中实现高性能和低噪声的光电探测器,用于许多工业,地球科学,太空探索和国防及国土安全应用。 该项目将为学生提供独特的机会,在多学科主题中进行教育,培训和研究。 该项目将促进教师和学生参与全州范围的教育推广活动。

项目成果

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专著数量(0)
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  • 通讯作者:
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  • 通讯作者:
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