紅外探測技術及器件在國防、工業、邊海防、遙感、疫情防控等領域有著重要的應用，紅外探測器的發展方向是小尺寸、輕重量、低功耗（SWaP規範）。銻化物Ⅱ類超晶格(T2SL)具有二型能帶結構，俄歇複合速率低，波長覆蓋範圍大（3—30微米），大麵積均勻性好，成本低，是滿足SwaP規範的最佳選擇。

　　由能源與環境科學學院郝瑞亭教授、物理與電子信息學院郭傑副教授組成的創新團隊自2009年就開展了銻化物紅外探測技術及器件的研究，經過十多年的攻關，取得了係列研究成果。在長波器件方麵，研發團隊與中科院半導體所、兵器集團211所合作，研製出了高性能的 InAs/GaSb Ⅱ類超晶格長波紅外探測器。為了進行航天應用，研究團隊對器件進行了高能電子輻照實驗，模擬器件在太空環境受高能電子的照射，並對輻照損傷機理和特性進行了研究，本工作為器件的空間應用奠定了基礎。 (Journal of Applied Physics；doi：10.1063/5.0055058)

圖1 InAs/GaSb Ⅱ類超晶格長波器件高能電子輻照對性能的影響

　　雙色紅外探測器具有探測波段寬、獲取信息豐富、抗幹擾等優點，是紅外探測領域的研究熱點和發展趨勢。基於此，課題組與中科院半導體所合作研製了中短雙色器件。利用GaSb和InAs/GaSb T2SL分別作為短波、中波通道，用於吸收目標在不同波段的紅外輻射。相比單一波段探測器，雙色器件大幅度提高了器件及係統對真偽目標的分辨能力。(Opt. Mater. Express；doi：10.1364/OME.416272)

圖2 中短雙色器件的結構及性能

　　中波和長波InAs/GaSb T2SL紅外探測器的少子壽命仍較短，導致其性能與理論極限差距較大。為了解決此問題，我們較早開展了不含Ga的InAs/InAsSb超晶格研究，旨在從根本上消除與Ga有關的本征缺陷，提高少子壽命，降低器件的暗電流。我們利用分子束外延技術（MBE）製備了InAs/InAsSb 中波紅外探測材料，樣品幾乎零晶格失配，材料質量達到國際一流水平。該工作為航天遙感、天文觀測等領域急需的低暗電流紅外探測器的研製奠定基礎。

圖3 InAs/InAsSb 中波超晶格的X射線衍射譜及擬合結果

　　近年來，銻化物超晶格已經成為國際上研發新一代高性能紅外探測芯片的重要材料體係。正是由於上述技術的不斷突破日益凸顯出其在高技術領域的重大應用價值，使得銻化物半導體技術在最近的10 年裏迅速成長為各大國出口管控的核心技術。包括雲南師大在內的相關單位自本世紀初就開展了包括GaSb襯底、材料外延、芯片工藝等方麵的研究，並取得了一係列重要成果，為從源頭上解決又一“卡脖子”技術提供了有力支撐。

　　歡迎有誌於從事新型光電探測器件、海洋探測技術及裝備研究的碩士生和博士生加入本團隊。