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17
2025
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高性能III-V族红外探测器
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自20世纪40年代红外探测器问世以来，其技术体系经历了跨越式发展，器件类型与性能均大幅拓展。进入21世纪之后，业界对“小尺寸、轻重量、低能耗、低价格、高性能（SWaP³）”红外探测器的需求不断强化，进一步推动敏感材料与器件结构的持续创新。III-V族化合物半导体材料（例如GaAs、InP、GaSb、InAs、InSb等及其多元合金）具备载流子迁移率高、化学稳定性好、晶格相容性强及带隙可调等优势，以其制备的红外探测器可覆盖短波红外、中波红外和长波红外等多个波段，并且展现出优异的探测性能，近年来越来越受到人们的瞩目，特别是InAs/GaSb II类超晶格已经成为除碲镉汞（HgCdTe）之外最受关注的红外探测器材料体系。本课程首先概述III-V族红外探测器基础知识，然后讲解多种高性能III-V族红外探测器的最新研究进展，最后介绍单像素微型红外光谱仪（国际上首次提出的p-graded-n微型光谱仪结构）。
基于AlGaAs/GaAs渐变带隙PN结探测器的单像素智能微型光谱仪，该光谱仪结合神经光谱场（Neural Spectral Fields, NSF）光谱重建方法，实现了高光学灵敏度、高光谱准确度和高光谱分辨率的测量。
陈佰乐老师团队近期在高速光电探测器领域取得重要突破：研发的波导型单行载流子光电探测器同时实现了超过200 GHz的超宽带宽与0.81 A/W的外部响应度，并以133.5 GHz 的“带宽–效率乘积”刷新世界纪录，成功攻克了该领域带宽与效率之间难以兼顾的长期瓶颈。这一成果为下一代单通道400 Gbps乃至800 Gbps光互连提供了关键器件方案，同时也为高速、低功耗的6G与太赫兹通信提供了重要器件基础。
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