課題一：高In組分異質探測材料能帶調控與功能增強新結構
圍繞高In組分異質探測材料結構的基礎作用，從材料體系、結構、摻雜構型、失配應力等方面研究多層異質探測材料的能帶科學調控。研究高In組分異質探測材料的能帶結構和物理機理，以高In組分InGaAs光吸收層為基礎，采用不同的異質材料、緩沖層結構、器件整體外延結構及器件表面等離激元結構等3～4種高性能近紅外核心探測材料體系，申請相關發(fā)明專利3～5項；研究基于InGaAs光吸收層的多層異質探測材料體系的能帶尖峰、勢阱和導帶價帶帶階等能帶精細結構和理論修正的關鍵科學問題，提出多層異質探測材料結晶質量、失配應力、摻雜構型的改進要求；利用表面等離子體激元的光場增強和局域化原理，開展高In組分探測材料微納吸收層結構設計，完成高探測靈敏度的亞波長材料新結構設計，申請相關發(fā)明專利1～2項。綜合考慮材料結構、應變與弛豫、摻雜構型、晶格完整性等影響，實現(xiàn)多層異質探測材料能帶科學調控，采用材料外延生長技術進行實驗生長驗證調整，為滿足航天應用需求的高靈敏度近紅外探測器提供材料基礎理論與技術支撐。
課題負責人：繆國慶
承擔單位：中國科學院長春光學精密機械與物理研究所、中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所、中國科學院半導體研究所
課題二：失配體系異質探測材料的低缺陷生長研究
圍繞高In組分異質探測材料的晶格失配問題，在多層異質探測材料結構設計的基礎上，研究InGaAs材料的界面特性與缺陷行為。通過緩沖層生長及生長后的熱處理方法，促進位錯的轉向和在生長過程中的湮滅，改善表面性質和晶格完整性；建立并完善失配體系InGaAs異質外延材料的生長理論，研究多層異質探測材料生長條件對外延層晶格質量、電學參數(shù)等的影響，掌握生長過程中元素擴散的機理和規(guī)律，獲得外延材料生長過程中缺陷形成和湮滅的機理及控制，提出抑制多層探測材料缺陷的有效途徑，申請相關發(fā)明專利3～5項。實現(xiàn)面向航天應用特殊需求的2英寸近紅外InGaAs探測外延材料，截止波長為2.5μm，材料組分、厚度和摻雜均勻性優(yōu)于5％，缺陷密度低至1×105cm-2以下。
課題負責人：張永剛
承擔單位：中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所、中國科學院長春光學精密機械與物理研究所、吉林大學
課題三：基于器件功能的多層異質材料微納尺度物性分析
明確高In組分多層異質探測材料少數(shù)載流子輸運的物理過程，建立定量的少數(shù)載流子輸運及光電轉化模型，研究材料的微納尺度物性表征方法。提出2種以上InGaAs多層異質材料微光敏區(qū)物理參數(shù)的表征新方法，申請相關發(fā)明專利2～3項，揭示材料微觀參數(shù)與材料宏觀參數(shù)的關系，指導材料光電性能的改進；探索高In組分多層異質成結新方法，開展異質結微納尺度表面界面和能帶結構的表征與分析，申請相關發(fā)明專利1～2項，為器件級材料參數(shù)優(yōu)化提供依據(jù)；研究亞波長材料新結構的光學和電學特性，探索提高探測靈敏度的亞波長材料結構表征方法，申請相關發(fā)明專利2～3項，實現(xiàn)微納尺度的亞波長局域增強結構。該課題將為實現(xiàn)航天應用的高靈敏度探測器提供科學支撐。
課題負責人：韋欣
承擔單位：中國科學院半導體研究所、中國科學院上海技術物理研究所
課題四：基于航天應用的材料驗證與器件研究
圍繞異質失配體系InGaAs材料和器件的航天遙感應用，研究空間輻照下材料和器件的損傷機理，實現(xiàn)低暗電流、高量子效率的器件驗證。分析空間輻照對晶格失配InGaAs異質探測材料和器件光電性能的影響，明確其損傷機理，提出航天級近紅外探測材料和器件的抗輻照新途徑、新結構，申請相關發(fā)明專利2～3項；利用器件研制平臺，結合材料微納尺度晶格結構和界面特性表征，設計器件結構，開展材料驗證，獲得結區(qū)成型、低溫鈍化和SPP金屬納米結構制備的有效方法，建立晶格失配InGaAs材料特性與器件光電性能之間的內在聯(lián)系，探測器的暗電流密度優(yōu)于1nA/cm2，量子效率提高到80％以上，申請相關發(fā)明專利2～3項。研制出截止波長為2.5μm的320×256元InGaAs焦平面原型器件，并應用于原理樣機進行演示成像，實現(xiàn)對核心光電材料及器件的驗證。
課題負責人：龔海梅
承擔單位：中國科學院上海技術物理研究所、南京大學 |
