基于碲镉汞量子点的光导焦平面阵列用于快速且经济高效的短波红外成像

据麦姆斯咨询报道，法国国家科学研究中心（CNRS）和索邦大学（Sorbonne University）联合成立的纳米科学研究所目前正在研究和生产HgTe量子点材料——在扩展的短波红外（SWIR）波长范围内敏感。通过与NIT的合作，生产了其首个短波红外相机。

这项HgTe量子点技术被用于设计低成本、小像素间距的焦平面阵列，并将短波红外相机的光谱范围扩大到2.5μm。上述合作项目由法国国家研究机构资助。

下面的视频展示了在NIT读出电路（ROIC）上通过沉积HgTe量子点材料制作光谱响应高达2μm的量子级联探测器（QCD），并在各种条件下拍摄图像的效果呈现。

近期，上述研究内容以“Photoconductive focal plane array based on HgTe quantum dots for fast and cost-effective short-wave infrared imaging”为题发表于2022年6月的Nanoscale期刊。

论文摘要：由于量子限制效应，HgTe纳米晶体在整个红外光谱范围内呈现出广泛可调的带隙。并且，科研人员还致力于设计具有由纳米晶体制成的吸收层的红外探测器。然而，大多数的努力都集中于单像素探测器。纳米晶体通过降低材料生长成本并简化与读出电路的耦合，为红外成像提供了一种具有吸引力的替代外延生长半导体的方案。在这篇论文中，科研人员提出了一种基于单步制造工艺的红外焦平面阵列（FPA）的设计策略。该焦平面阵列依赖于专门设计的读出电路，可实现平面电场应用和光电导模式工作。科研人员展示了具有15μm像素间距的VGA格式焦平面阵列，其外部量子效率为4~5%（内部量子效率为15%），截止波长约为1.8μm，并且器件工作中仅使用珀尔帖（Peltier）冷却器。该焦平面阵列兼容200fps全帧成像，科研人员通过驱动缩小焦平面阵列面积来演示高达340fps的红外成像。在论文的最后一部分，还讨论了此类探测器的生产成本。

论文配图：

审核编辑 ：李倩