基于人工微纳光学结构调控的非制冷PbSe中波红外光子型探测器研究
批准号:
U1737109
项目类别:
联合基金项目
资助金额:
53.0 万元
负责人:
吴惠桢
依托单位:
学科分类:
无机非金属半导体与信息功能材料
结题年份:
2020
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
徐新民、张兵坡、原子健、舒天宇、马嵩松、朱家旗、王晓宇
中文摘要
围绕项目指南“基于人工微纳光学结构的非制冷中长波红外探测器光场调控机理”,开展非制冷PbSe中波红外探测器的研究,在我们已经实现的室温工作、高灵敏PbSe光子型中波红外探测器的基础上,通过集成微纳结构表面等离激元和光子晶体等人工微纳结构调控中波红外光场与PbSe有源区电子-空穴的相互作用,增强局部场强和PbSe吸收系数,提高信噪比,研制出室温工作、快速响应和高灵敏的光子型中波红外PbSe探测器,室温测试条件下PbSe单元器件探测率大于1×10E10cm·Hz1/2/W;研制32x32像素红外焦平面器件,响应时间小于20微秒,盲元率低于5%。研究PbSe FPA中波红外的成像验证工作,为实现中高面阵密度和小像元PbSe 中波红外FPA探测器芯片、满足未来航天技术对中波红外探测的型号需求奠定坚实基础。
英文摘要
By focusing on the project guide "light field control mechanism of the uncooled middle-and long infrared detectors based on the artificial micro-nano optical structure", We'll carry out the research work of non-cooling PbSe middle-infrared detectors. On the basis of our achievement of room temperature operation and high sensitivity PbSe photonic type middle infrared detectors, we'll enhance the local field intensity and PbSe absorption coefficient, improve the signal to noise ratio, and develop room temperature operation, fast response and highly sensitive photonic type PbSe infrared detectors by regulating the interaction between the electrons and holes in PbSe active region with the surface plasmons and the middle infrared light field by intergrating of artificial micro-nano-structure SPs and photonic crystals. The detectivity of PbSe detector units is to be over 1x10E10cm Hz1 / 2/W at room temperature. 32×32 pixel infrared focal plane array will be developed with the response time less than 20 microseconds and the blind pixel rate less than 5%. The confirmatory test study of the middle infrared imaging of PbSe FPA will be performed, which will provide a solid foundation for the realization of medium and high array density and small pixel PbSe middle infrared FPA detector chips to meet the model requirements of middle infrared detection for the future aerospace technology.
高速、高灵敏的非制冷中长波红外探测器在航天技术、火灾预警和环境检测等领域都有着广泛的需求,该项目从构筑人工微纳光学结构思路出发,通过建立探测器基础材料制备工艺和器件关键加工技术,研制了2种基于不同物理机制、具有非制冷、高灵敏和高速响应等特点的中波红外探测单元器件:(1) PbSe薄膜光电导中波红外探测器;(2) PbTe/CdTe 和PbTe/ZnTe异质结极性界面二维电子气中波红外探测器。探测器的最大峰值探测率达到1.5x1010 Hz1/2cm/W,光脉冲响应时间(上升沿)~5 ns; 设计了以透明导电氧化物薄膜作为基质材料构造表面等离激元圆孔结构,理论模拟了表面等离激元调控中波红外光场的共振模。在建立的中波红外探测器材料和单元器件技术的基础上,我们进一步研制了16x16和32x32像元PbSe光电导中波红外探测焦平面器件,器件盲元率4%,探测器在室温下工作的噪声等效温差NEDT<50mK(@黑体500K,1000Hz),设计和研制了光电导焦平面探测器的外挂读出电路,实验搭建了光机扫描成像装置,演示了典型红外辐射体的中波红外成像。
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A Potential Checkmate to Lead: Bismuth in Organometal Halide Perovskites, Structure, Properties, and Applications
潜在的将死者:有机金属卤化物钙钛矿中的铋、结构、性能和应用
DOI:
10.1002/advs.201903143
发表时间:
2020-05-27
期刊:
ADVANCED SCIENCE
影响因子:
15.1
作者:
[Attique, Sanam, Ali, Nasir, Wu, Huizhen]
通讯作者:
Wu, Huizhen
Synthesis of large two-dimensional lead-free bismuth-silver double perovskite microplatelets and their application for field-effect transistors
大型二维无铅铋银双钙钛矿微片的合成及其在场效应晶体管中的应用
DOI:
10.1039/d0cc01847c
发表时间:
2020
期刊:
Chemical Communications
影响因子:
4.9
作者:
[Wang Xiaoyu, Li Kai, Xu Hanlun, Ali Nasir, Wang Yao, Shen Qibin, Wu Huizhen]
通讯作者:
Wu Huizhen
An overview of the decompositions in organo-metal halide perovskites and shielding with 2-dimensional perovskites
有机金属卤化物钙钛矿的分解和二维钙钛矿屏蔽的概述
DOI:
10.1016/j.rser.2019.04.022
发表时间:
2019-07
期刊:
Renewable and Sustainable Energy Reviews
影响因子:
15.9
作者:
[Ali Nasir, Rauf Sajid, Kong Weiguang, Ali Shahid, Wang Xiaoyu, Khesro Amir, Yang Chang Ping, Zhu Bin, Wu Huizhen]
通讯作者:
Wu Huizhen
Enhanced stability in cesium assisted hybrid 2D/3D-perovskite thin films and solar cells prepared in ambient humidity
提高环境湿度下制备的铯辅助杂化 2D/3D 钙钛矿薄膜和太阳能电池的稳定性
DOI:
10.1016/j.solener.2019.07.081
发表时间:
2019-09
期刊:
Solar Energy
影响因子:
6.7
作者:
[Ali Nasir, Wang Xiaoyu, Rauf Sajid, Attique Sanam, Khesro Amir, Ali Shahid, Mushtaq Naveed, Xiao Haibo, Yang Chang Ping, Wu Huizhen]
通讯作者:
Wu Huizhen
Lattice-Mismatched PbTe/ZnTe eterostructure with High-Speed Midinfrared Photoresponses
具有高速中红外光响应的晶格失配 PbTe/ZnTe 异质结构
DOI:
10.1021/acsami.9b13154
发表时间:
2019
期刊:
ACS Applied Materials & Interfaces
影响因子:
9.5
作者:
[Ma Songsong, Li Kai, Xu Hanlun, Zhu Jiaqi, Zhu Haiming, Wu Huizhen]
通讯作者:
Wu Huizhen
共 16 条
CdTe/PbTe异质结二维电子气的电学特性研究
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批准号:11374259
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项目类别:面上项目
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资助金额:89.0万元
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批准年份:2013
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负责人:吴惠桢
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依托单位:
半导体耦合量子态及红外发光增强研究
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批准号:91021020
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项目类别:重大研究计划
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资助金额:70.0万元
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批准年份:2010
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负责人:吴惠桢
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依托单位:
分子束外延PbTe、PbSe窄带隙半导体量子结构的新型光电特性研究
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批准号:10974174
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项目类别:面上项目
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资助金额:39.0万元
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批准年份:2009
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负责人:吴惠桢
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依托单位:
高迁移率ZnO基透明薄膜晶体管研究
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批准号:60676003
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项目类别:面上项目
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资助金额:27.0万元
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批准年份:2006
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负责人:吴惠桢
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依托单位:
IV-VI族半导体低维结构的光、电、磁学特性及其中红外激光器研究
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批准号:10434090
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项目类别:重点项目
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资助金额:100.0万元
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批准年份:2004
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负责人:吴惠桢
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依托单位:
ZnO晶体薄膜及其量子点结构的光学性质研究
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批准号:10174064
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项目类别:面上项目
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资助金额:19.0万元
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批准年份:2001
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负责人:吴惠桢
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依托单位:
微腔结构半导体激光器的动力学研究
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批准号:69606006
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:10.0万元
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批准年份:1996
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负责人:吴惠桢
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依托单位:
国内基金
海外基金