非均匀GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器材料表征和器件性能研究

量子阱红外探测器基于子带跃迁的工作原理，探测器吸收红外辐射后激发量子阱中的电子，使其从基态跃迁到连续态中，从而实现红外探测。

近期，上海理工大学和中国科学院上海技术物理研究所的科研团队在《红外与毫米波学报》期刊上发表了以“非均匀GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器材料表征和器件性能研究”为主题的文章。该文章第一作者为苏家平，通讯作者为陈平平和陈泽中。

本工作是面向焦平面（FPA）非均匀GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器，为相关的10 μm - 11 μm长波焦平面量子阱红外探测器提供基础。非均匀量子阱主要特点是在量子阱中引入非均匀势垒宽度和掺杂浓度，从而改变能带结构和内部电场分布，这也为新型光电子器件和半导体器件的设计提供了新思路。

实验过程

本文样品利用法国Riber公司Compact-21型分子束外延（MBE）系统，在3 inch（1,0,0）半绝缘GaAs衬底上生长GaAs/AlGaAs量子阱结构。该MBE系统配备有单控温区Al束源炉，双控温区Ga束源炉，以及阀控As裂解炉作为As束源炉，且所有源炉均采用固态源。

随着生长的进行，势垒宽度线性变化从75 nm减小到15 nm，而阱中的掺杂浓度从1.0×10¹⁷ cm⁻³升高到1.0×10¹⁸ cm⁻³，阱中掺杂浓度和势垒宽度的分布如图1所示。量子阱的大部分掺杂浓度变化发生在后五个阱，从3.0×10¹⁷ cm⁻³升高到1.0×10¹⁸ cm⁻³。