[发明专利]一种量子点红外探测器响应率的表征方法

权利要求书

1.一种量子点红外探测器响应率的表征方法，其特征是：其包括如下步骤： 

步骤（1）：根据量子点红外探测器的结构特性，将电子传输过程分为微米电子传输和纳米电子传输，通过激发能表征纳米电子传输和微米电子传输的激发能，并由此建立暗电流模型；

步骤（2）：通过电子连续势能分析法，将暗电流看作是由带电量子点构成的平面势垒中的小孔流过的电流所形成的，并由此建立暗电流模型；

步骤（3）：基于步骤1、2中的两种暗电流模型，通过暗条件下电流平衡关系，求得量子点内平均电子数；

步骤（4）：根据量子点内平均电子数与量子效率之间的关系，得到量子效率；

步骤（5）：通过量子点红外探测器中光电导增益与量子点内平均电子数之间的关系，推导出光电导增益；

步骤（6）：基于量子点红外探测器的光电导探测机制中光电流与量子效率、光电导增益之间的关系，推导出光电流模型，确定光电流的大小；

步骤（7）：通过量子点红外探测器中响应率与光电流的关系，建立响应率模型，实现对响应率的表征。

2.根据权利要求1所述的量子点红外探测器响应率的表征方法，其特征是：所述步骤（1）中，通过引入连续耦合模型，激发能的表征为                                                ，其中，为微米电子传输的激发能，纳米电子传输的激发能，并由此表征暗电流密度：，其中，为电子有效质量，为玻尔兹曼常数，为温度，为归一化的普朗克常数，为电子基本电荷，为势垒中电子漂移速度，T为温度。

3.根据权利要求2所述的量子点红外探测器响应率的表征方法，其特征是：所述步骤（2）中，通过连续势能分析法表征暗电流密度：，积分得：，其中，是层内量子点密度， 是第k层量子点层中量子点所含的平均电子数，对于任意k层，是相同的，即 ， 是量子点阵列层的电势分布函数，它与量子点内所含平均电子数有关，是最大电子流密度，通过Richardson-Dushman 关系得到：，其中，  是 Richardson 常数，为温度，和特征电压、分别写为： 、、，参数能写为：，K是探测器量子点层的层数，是量子点层间的距离，为层内施主掺杂的密度，为量子点所包含的最大电子数，为量子点间的横向距离，是探测器的外加偏置电压，是构成量子点的材料的相对介电常数。

4.根据权利要求3所述的量子点红外探测器响应率的表征方法，其特征是：所述步骤（3）中，根据暗条件下电流平衡关系，得出：，求解方程得到量子点内所包含的平均电子数。

5.根据权利要求4所述的量子点红外探测器响应率的表征方法，其特征是：所述步骤（4）中，根据量子点内平均电子数与量子效率之间的关系，得到量子效率，写为：，其中，是电子俘获截面系数，是量子点复合层的总层数，为量子点层内施主杂质的掺杂浓度，为量子点内所包含的平均电子数。

6.根据权利要求5所述的量子点红外探测器响应率的表征方法，其特征是：所述步骤（5）中，通过量子点红外探测器中光电导增益与量子点内平均电子数之间的关系，推导出光电导增益，写为： ，其中，是一个量子点内所含的平均电子数，一般情况近似认为每一层上的量子点内平均电子数都是相等的，是量子点复合层的总层数， 为电中性的量子点的俘获概率，为占据量子点的最大电子数，为量子点的底边横向尺寸，是真空绝对介电常数，是用于制作量子点的材料的相对介电常数，T为温度。

7.根据权利要求6所述的量子点红外探测器响应率的表征方法，其特征是：所述步骤（6）中，基于量子点红外探测器的光电导探测机制，其光电流写成：，其中，是光电导增益，是入射到量子点红外探测器上的光辐射通量密度，是探测器面积，是量子效率，代入、，得到： 。

8.根据权利要求7所述的量子点红外探测器响应率的表征方法，其特征是：所述步骤（7）中，量子点红外探测器的响应率通过探测器的光电流与入射光的光辐射能量的比值来得到：，代入I_photo,得到： 。

9.根据权利要求8所述的量子点红外探测器响应率的表征方法，其特征是：在实验测量过程中，通过温度计测出探测器的工作温度，通过万用表测出探测器工作时所加的电压，通过扫描电镜测量得出测器结构参数量子点层间距离、量子点间的横向距离和量子点的横向尺寸，通过扫描电镜的EDX光谱对量子点层的化学元素进行量化，确定量子点层内施主杂质的掺杂浓度。