量子點紅外探測器,英文簡稱QDIP,是一種制冷型紅外探測器,其研究起步較晚,20世紀90年代后期才首次被論證。量子點是半導體納米結構,激子在三個空間方向上被束縛,量子點紅外探測器是以量子點的三維量子限制效應為工作原理。量子點紅外探測器的原理與結構均與量子阱(QWIP)紅外探測器類似,只是采用量子點材料取代了量子阱材料。
紅外探測器主要分為制冷型紅外探測器、非制冷型紅外探測器兩大類。其中,制冷型紅外探測器需要工作在低溫條件下,體積較大,價格較高,主要應用在軍事與科研領域。按照敏感材料的不同來劃分,制冷型紅外探測器可以分為銻化銦探測器、碲鎘汞探測器、二類超晶格探測器、量子阱探測器、量子點探測器等。與其他類型的制冷型紅外探測器相比,量子點紅外探測器應用規模小。
根據新思界產業研究中心發布的
《2022-2027年中國量子點紅外探測器(QDIP)行業市場深度調研及發展前景預測報告》顯示,20世紀90年代,均勻度高、無缺陷的量子點材料已經成功制備得到,為量子點紅外探測器行業發展奠定了基礎。與原理與結構相似的量子阱紅外探測器相比,量子點紅外探測器同樣具有暗電流低、工作溫度高、響應速度快、探測效率高等優點,并且還具有響應垂直入射光、有效載流子壽命更長的特點,因此成為研究熱點。21世紀以來,全球量子點紅外探測器研究成果不斷增多。
新思界
行業分析人士表示,單層量子點的密度低,對入射光的吸收效率有限,并且量子點在外延生長過程中的應力積累,以及量子點尺寸、材料成分、摻雜均勻度等,均會對量子點層的光吸收效率造成影響。在實際應用中,量子點材料的性能與預期相比有較大差距,導致量子點紅外探測器的量子效率低于預期理論值,產品也存在量子效率較低的缺點。研究起步晚疊加產品存在缺陷,因此量子點紅外探測器應用規模小。
為改善量子點紅外探測器性能,現階段量子點材料結構還在不斷改進。早期,紅外探測器量子點材料主要采用InAs(InGaAs)/GaAs結構,其制備簡單,但難以提高紅外探測器的探測率,之后引入AlGaAs對InAs(InGaAs)/GaAs結構進行改進,但暗電流與光電流兩者之間難以平衡,后來又引入InGaAs應力緩解層結構以及出現DWELL結構、InAs/InGaP結構等。目前量子點紅外探測器技術與應用研究尚不成熟,未來還有較大成長空間。