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銻化物InAs/GaSb二類超晶格材料具有二型能帶結(jié)構(gòu)，電子有效質(zhì)量大，俄歇復(fù)合率低，波長調(diào)節(jié)范圍大（約3-30微米），在高性能制冷型紅外探測器領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。與碲鎘汞紅外探測器相比，二類超晶格紅外探測器材料均勻性好，成本低，在中波及長波波段與碲鎘汞探測器性能相當(dāng)，在甚長波波段則有較大優(yōu)勢；與量子阱紅外探測器相比，其量子效率高，性能遠高于量子阱紅外探測器。因此，銻化物InAs/GaSb二類超晶格材料目前在國際上紅外探測器領(lǐng)域引起了廣泛關(guān)注，在國防建設(shè)、醫(yī)療、抗災(zāi)等方面都有廣泛的應(yīng)用，成為國際上競相發(fā)展的熱點之一。
在中國科學(xué)院和國家973等計劃的支持下，在陳良惠院士領(lǐng)導(dǎo)下，中科院半導(dǎo)體研究所納米光電子實驗室馬文全小組克服材料生長及器件工藝制作等諸多困難，目前已成功研制出銻化物二類超晶格中波、長波、甚長波及窄帶雙色紅外探測器原型器件。中波、長波及甚長波p-i-n型器件結(jié)構(gòu)的X射線雙晶衍射衛(wèi)星峰半高寬分別為20、17和21弧秒，應(yīng)變在10-4量級，表明生長的材料具有極高的質(zhì)量（圖1）。
科研人員研制出的中波器件在77K溫度下的50%截止波長為4.8微米，4.2微米處探測率為2.4×1011cm?Hz0.5/W ，并實現(xiàn)室溫探測（圖2（a）），此結(jié)果發(fā)表在Japn. J. Appl. Phys.（Vol. 51， 074002， 2012）；長波器件在77K溫度下的50%截止波長為9.6微米（圖2（b）），峰值響應(yīng)率為3.2A/W，p-i-n型器件結(jié)構(gòu)X射線雙晶衍射衛(wèi)星峰半寬只有17弧秒，材料質(zhì)量為目前世界上已有報道中最好結(jié)果，此結(jié)果發(fā)表在IEEE J. Quantum Electron.（Vol. 47， 1475， 2011）；甚長波器件在77K溫度下的50%截止波長為14.5微米，Johnson噪聲限制的探測率為4.3×109cm?Hz0.5/W，p-i-n型器件結(jié)構(gòu)X射線雙晶衍射衛(wèi)星峰半寬只有21弧秒，材料質(zhì)量為目前世界上已有報道中最好結(jié)果，此結(jié)果發(fā)表在IEEE J. Quantum Electron.（Vol. 48， 512， 2012）。目前世界范圍內(nèi)報道了甚長波器件結(jié)果的只有美國的西北大學(xué)及新墨西哥大學(xué)等幾家機構(gòu)。
此外，馬文全小組還成功研制出通過改變偏壓極性實現(xiàn)雙色探測的窄帶型長波/甚長波InAs/GaSb二類超晶格紅外探測器器件，如圖2（d）所示，此器件在77K溫度下的50%的截止波長分別為10和16微米，響應(yīng)譜屬于窄帶性，兩個響應(yīng)帶的光學(xué)串?dāng)_只有約10%，此結(jié)果發(fā)表在Appl. Phys. Lett.（Vol. 100， 173511， 2012）。
