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集成滤光微结构的InGaAs短波红外探测器的中期报告
【摘要】随着红外技术的快速发展，短波红外（SWIR）探测器在许多领域中得到广泛应用。本报告介绍了一种采用集成滤光微结构的InGaAs短波红外探测器的研究进展。通过仿真设计和制备工艺优化，实现了探测器对不同波长的光谱响应，并获得了较高的探测效率和较低的暗电流。未来的研究方向包括探测器灵敏度的进一步提高和制备工艺的优化，以及探测器在实际应用中的验证。
【关键词】短波红外；InGaAs探测器；集成滤光微结构；光谱响应；探测效率；暗电流
一、研究背景
红外技术因其在军事、航空、医学、环保等领域中的广泛应用而备受关注。其中，短波红外（SWIR，0.9~1.7μm）探测器具有光学透过率高、低噪声等优势，能够应用于夜视、透视、显影、医学成像等方面。
当前商业化的SWIR探测器主要采用InGaAs材料制备，其基本结构为p-i-n型或n-i-p型，通过外部增益器件放大信号。然而，这些探测器存在某些波长下的吸收率不足、暗电流偏高等问题，影响了其灵敏度和保真度。
为提高InGaAs探测器的性能，一种重要的研究方向是优化探测器的光谱响应，即在特定波长范围内增强探测器的吸收率。滤光微结构（FSS）是一种在纳米尺度上制造的透明微结构，能够选择性地反射、透过或吸收入射光波长。将FSS集成到探测器中可实现探测器对特定波长的响应增强，同时降低其他波长的噪声干扰。
二、研究进展
1.设计
本研究中采用了三维电磁模拟软件CSTMicrowaveStudio来设计集成FSS的InGaAs探测器结构。首先，通过建立InGaAs探测器的等效电路模型，确定探测器的电学性能；然后，根据FSS的微结构参数，在探测器表面上布置FSS，并通过模拟计算确定不同波长下的透过率和反射率。
2.制备
制备过程中，首先在InP基片上生长了InGaAs探测器的p-i-n结构，然后通过光刻工艺在p型InGaAs层上定义了FSS结构。在FSS上覆盖一层SiO2来隔离FSS和阳极金属的接触，最终在InP基片上获得了集成FSS结构的InGaAs探测器。
3.测试
通过光电子测试系统对探测器进行测试，评估其在不同波长下的光谱响应和探测特性。结果显示，集成FSS的InGaAs探测器在特定波长下表现出较高的透过率和较低的反射率，同时具有较高的探测效率和较低的暗电流。例如，在1.2μm处，透过率为90%，探测效率为71%；在1.5μm处，透过率为87%，探测效率为56%。
三、未来研究方向
本研究表明，集成FSS的InGaAs探测器可以在特定波长范围内实现光谱响应增强，并具有较高的探测效率和较低的暗电流。未来的研究重点包括：
（1）研究探测器灵敏度的提高，以扩大其应用范围。
（2）进一步优化制备工艺，以提高探测器的稳定性和成本效益。
（3）进行实际应用验证，如夜视、医学成像、环保等领域。