[发明专利]光伏铅盐检测器

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求在2013年6月20日由Zhisheng Shi提交的并且题为“具有电荷分离结的新型光伏检测器以及使用方法”的美国临时专利申请号61/837,490、在2014年3月25日由Zhisheng Shi等人提交的并且题为“光伏铅盐检测器”的美国临时专利申请号61/969,975，以及在2013年12月13日提交的国际申请号PCT/US2013/075110的优先权，其全部通过引用并入本文如同以其整体再现。

技术领域

本发明采用国防部(DOD)科学研究空军办公室(AFOSR)授权FA9550-12-1-0451和DOD陆军研究办公室(ARO)授权W911NF-07-1-0587的支持来作出。政府在本发明中具有某些权利。

背景技术

在光谱的红外(IR)波长区(例如从大约2微米(μm)到大约8μm的中红外波长(中IR)和从大约8μm到大约15μm的长/低波长红外波长(LWIR))中发射的光的检测可具有广泛传播的应用，该应用包括导弹防御，用于安全和士兵的夜视成像，以及微量气敏成像，例如化学检测和爆炸性检测。具有高灵敏度的电流检测技术通常基于半导体光检测器。在过去，已经研究了许多半导体材料系统并且在开发半导体光检测器中已经作出了进展。例如，用于半导体材料光检测器的若干工业途径包括基于碲镉汞(HgCdTe)的光检测器(MCT光检测器)、基于锑化铟(InSb)的光检测器，以及量子阱红外检测器(QWIP)。尽管已经作出进展，半导体光检测器通常结合冷却系统操作在相对低的温度。

在不同的半导体光检测器当中，通常MCT用于中IR焦平面阵列(FPA)的应用。例如，可通过在碲锌镉(CdZnTe)衬底上使用分子束外延(MBE)来生产MCT。然而，CdZnTe衬底常常相对昂贵、易碎以及相对小尺寸。结果，半导体工业试图将MCT的生长和工艺转移到替代衬底，例如硅(Si)。将MCT的生长和工艺转移到Si衬底可能遇到问题，因为大约19％的晶格失配和大约100％的热失配可在最终的FPA上导致有害影响。迄今为止，在FPA级别，中值的灵敏度和噪声特性常常相当于基于CdZnTe的阵列，但是不幸地，阵列的可操作性可能相对较低。另外，由于在MCT中缺陷相关的遂穿，使用MCT的FPA产生期望级别的电子噪声和非均匀性。采用使用强大的信号处理器的算法可校正非均匀性。此外，需要用于MCT检测器的冷却，以实现相对高的灵敏度。因此，MCT可能具有相对高成本的MCT FPA，遭受相对低的可靠性，并且面临大量制造挑战。

附图说明

在本文中，在附图中图示目前公开的发明概念的若干实施例。然而应注意，附图仅图示若干典型实施例并且因此不旨在被认为是目前公开的发明概念的范围的限制。另外，在附图中，相似或相同的参考标记可用于识别共同或相似元素，并且可能不是所有的这种元素被如此编号。图不一定按比例，并且为了清楚和简明，某些特征和某些图的视野可能依比例夸张或以示意性示出。

图1是用于PV Pb盐检测器的II型带隙对准的非限制性实施例的示意图。

图2是用于PV Pb盐检测器的II型带隙对准的另一个非限制性实施例的示意图。

图3是用于双异质结PV Pb盐检测器的II型带隙对准的非限制性实施例的示意图。

图4是包括二维电荷隔离结结构的PV Pb盐检测器的非限制性实施例的俯视图的示意图。

图5是在图4中示出的PV Pb盐检测器的沿着图4中的线5-5取得的剖视图。

图6是类似于在图4中示出的PV Pb盐检测器的进一步包括在其中的元素区域下方的多个掺杂剂扩散区的PV Pb盐检测器的剖视图。

图7是包括多个本公开的光检测器的FPA的非限制性实施例的示意图。

图8是包括三维电荷分离结结构的PV Pb盐检测器的非限制性实施例的侧视图的示意图。

图9是图8的PV Pb盐检测器的沿着在图8中的线9-9取得的剖视图。

图10图示用于包括多个三维CSJ的PV Pb盐检测器的I-V曲线。

图11是包括异质结的PV Pb盐检测器的非限制性实施例的示意图。

图12是具有先于非Pb盐层生长的Pb盐层的PV Pb盐检测器的实施例的示意图。

图13是PV硫化镉(CdS)/Pb硒(Se)(PbSe)异质结检测器的非限制性实施例的示意图。