光電探測技術(shù)
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2026-03-11
光電探測技術(shù)的實例教程
來自俄羅斯和印度的國際研究團(tuán)隊創(chuàng)建了一種基于氧化鋁納米晶體的窄帶紫外光電探測器（基于離子束合成氧化銦量子點在Al2O3基體中的深紫外窄帶光電探測器）。
半導(dǎo)體量子點（尺寸僅為幾納米的納米晶體）的尺寸依賴性效應(yīng)賦予它們新穎的電學(xué)和光學(xué)性質(zhì)，吸引了研究人員的關(guān)注。
窄帶紫外光電探測器可用于許多領(lǐng)域，特別是生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的熒光檢測或紫外光療。該探測器除了尺寸較小外，在可見光或太陽光下的工作溫度范圍和透明度也更高，而之前制造這種光接收器的材料通常是寬帶隙氧化物和氮化物。
氧化銦（In2O3）是透明的寬帶隙半導(dǎo)體氧化物，其直接帶隙約為3.6eV，間接帶隙約為2.5eV。眾所周知， In2O3可用于生產(chǎn)高靈敏度的UV光電探測器。
圖為制造基于Al 2 O 3膜的光電探測器的技術(shù)方法的示意圖，其中（a-c）為離子束合成In2O3納米晶體，（d）為In2O3納米晶體的電子顯微鏡圖像，以及光電探測器參數(shù)的光譜依賴性。
據(jù)UNN物理和技術(shù)研究所實驗室負(fù)責(zé)人Alexey Mikhaylov介紹，實驗室研究人員與印度理工學(xué)院的印度同事Jodhpur和印度理工學(xué)院Ropar合作，通過在硅上的氧化鋁（Al2O3）薄膜中注入銦離子，成功地合成了In2O3納米晶體。
離子注入是現(xiàn)代電子技術(shù)中的基本方法，可以控制夾雜物的尺寸從而調(diào)節(jié)光電探測器的光學(xué)性質(zhì)。用于氧化銦納米晶體的Al2O3基質(zhì)提供了一些優(yōu)于其他電介質(zhì)的優(yōu)點，因為這種寬帶隙材料（8.9 eV）對于寬范圍的波長是透明的。
Alexey Mikhaylov 指出：“在我們的研究過程中，我們設(shè)法實現(xiàn)了暗電流的顯著降低（與其他基于In2O3納米線類似的光電探測器相比，實現(xiàn)了兩倍以上）。通過將In2O3相整合到寬帶矩陣中并由于它的低暗電流，新的光電探測器顯示出卓越的響應(yīng)度和外部量子效率的記錄值?！?/span>
展開 天和防務(wù)是一家以軍民兩用電子信息產(chǎn)品為主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)的民營軍工上市企業(yè)，公司依托軍用技術(shù)轉(zhuǎn)化成為航管保障技術(shù)，把軍用雷達(dá)探測和光電探測技術(shù)應(yīng)用到航管領(lǐng)域，以保障安全飛行為前提，從行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、運行服務(wù)到裝備研發(fā)、制造，從推進(jìn)通用航空空中監(jiān)視到民用航空航管裝備產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化布局，填補(bǔ)了國內(nèi)航管裝備領(lǐng)域的多項空白，成為中國構(gòu)建航管服務(wù)保障系統(tǒng)最具潛力的專業(yè)公司。
然而，與PIN光電二極管相比，UTC的能帶結(jié)構(gòu)要求通常需要III-V材料來實現(xiàn)，這使得在與硅基光子系統(tǒng)集成時面臨額外的挑戰(zhàn)。
本例中光電探測器是基于集成在硅基光子系統(tǒng)上的InP/InGaAs混合波導(dǎo)光電二極管所設(shè)計的[2]。其包括100nm厚的InP鍵合/匹配層、250nm厚的GaAs吸收體和700nm厚的In P本征收集層。材料堆疊和相關(guān)的帶結(jié)構(gòu)如下圖所示。測量了長度為25um、50um和150um的光電探測器[2]。
光學(xué)設(shè)計
使用FDTD求解器，計算出不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下光電探測器中的光場變化（主要以電場E的形式表示）。
光電探測器樣光傳播方向（Y）的截面
監(jiān)視器1中的光場分布（YZ方向）
在得到光場后，軟件內(nèi)置的分析腳本將自動的計算出光產(chǎn)生速率，同時會根據(jù)光生成率在光傳播方向（y）上的平均值生成一個文件，此文件將在CHARGE中用于電學(xué)仿真。
光生成速率的平均值示意圖
產(chǎn)生速率分析還基于輸入功率和器件體積來計算光電探測器的響應(yīng)度。因此調(diào)整光電探測器的（Y方向）的長度，可以初步觀察到響應(yīng)度的變化。
電學(xué)設(shè)計與光電響應(yīng)
穩(wěn)態(tài)：暗電流和響應(yīng)
文獻(xiàn)中[2]測量到的暗電流小于10nA。為了模擬光電探測器的穩(wěn)態(tài)特性，我們將FDTD中計算出的長度為50μm的光電探測器的光學(xué)生成率導(dǎo)入到CHARGE電學(xué)仿真當(dāng)中，將偏置從-5V掃到1.5V，進(jìn)行暗電流模擬和響應(yīng)模擬。從光電流響應(yīng)來看，響應(yīng)度為1.07A/W，表明復(fù)合損耗可忽略不計。
展開 綜述
在本例中，我們將研究混合硅基光電探測器的各項性能。單行載流子（uni-traveling carrier，UTC）光電探測器（PD）由InP/InGaAs制成，其通過漸變耦合的方式與硅波導(dǎo)相連。在本次仿真中，F(xiàn)DTD模塊將分析光電探測器的光學(xué)響應(yīng)，CHARGE模塊將分析器件的電學(xué)特性。
背景
光電探測器的主要作用是將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，以解碼出加載到光信道上編碼的信息。因此我們可以使用Lumerical的光學(xué)和電學(xué)求解器對此類器件進(jìn)行精確模擬和優(yōu)化。首先采用時域有限差分（FDTD）方法模擬了光電探測器的光學(xué)特性，計算光學(xué)吸收功率可以得出電子-空穴對的局部產(chǎn)生率。然后，將光學(xué)仿真求得的電子空穴對產(chǎn)生速率導(dǎo)入電學(xué)仿真（CHARGE）中用于求解的連續(xù)性方程。
對于高速光電二極管，通過將吸收層與收集層解耦，可以使用單行載流子（UTC）設(shè)計來優(yōu)化渡越時間響應(yīng)[1]。在傳統(tǒng)的PIN結(jié)構(gòu)中，載流子是在本征區(qū)中光生的，在本征區(qū)中，強(qiáng)場將載流子分離以產(chǎn)生光電流。載流子的速度通常是有限的，并且在大多數(shù)常見的材料（如鍺）中空穴比電子慢，這會導(dǎo)致延遲和不對稱響應(yīng)。通過結(jié)合窄帶隙和寬帶隙半導(dǎo)體，可以隔離單個載流子類型（通常是電子），使得器件的光響應(yīng)僅取決于這些載流子的傳輸。然而，與PIN光電二極管相比，UTC的能帶結(jié)構(gòu)要求通常需要III-V材料來實現(xiàn)，這使得在與硅基光子系統(tǒng)集成時面臨額外的挑戰(zhàn)。
本例中光電探測器是基于集成在硅基光子系統(tǒng)上的InP/InGaAs混合波導(dǎo)光電二極管所設(shè)計的[2]。其包括100nm厚的InP鍵合/匹配層、250nm厚的GaAs吸收體和700nm厚的In P本征收集層。材料堆疊和相關(guān)的帶結(jié)構(gòu)如下圖所示。測量了長度為25um、50um和150um的光電探測器[2]。
展開 最后推薦一款可以應(yīng)用在燃弧紫外線檢測中的紫外線探測器，由工采網(wǎng)從國外引進(jìn)的高質(zhì)量紫外光電探測器 - TOCON_ABC1,該探測器基于碳化硅的寬頻紫外光電探測器，帶有集成放大器。TOCON是5伏供電的紫外光電探測器，帶有的集成放大器使紫外輻射轉(zhuǎn)化成0~5V電壓輸出。TOCON的輸出電壓引腳可以直接連接到控制器，電壓計或其他帶有電壓輸入的數(shù)據(jù)分析裝置。高度現(xiàn)代化的電子元件和帶有紫外玻璃窗的密封金屬外殼可消除封裝內(nèi)寄生電阻路徑導(dǎo)致的噪聲或電磁干擾。對各個工業(yè)紫外傳感應(yīng)用來說，TOCON 是完美的解決方案，從pW/cm2水平的火焰檢測到W/cm2水平的紫外固化燈控制。十種不同的TOCONs覆蓋了這13個數(shù)量級范圍，它們的靈敏度有所不同。TOCONs生產(chǎn)為紫外寬頻傳感器或帶有過濾器進(jìn)行選擇性測量。
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光電探測技術(shù)的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
光電探測技術(shù)的最新內(nèi)容
不同于對光進(jìn)行被動調(diào)制的純光學(xué)系統(tǒng)（如反射鏡、透鏡和濾光片），光電器件會主動地轉(zhuǎn)換光信號和電信號，從而為攝像頭、光纖、激光和光電探測器等技術(shù)提供支持。這些器件能夠更直接地與穿過光學(xué)元件的光波的電磁場相互作用，例如與偏振相互作用。
光電子學(xué)與電光學(xué)
光電子學(xué)也與電光器件相關(guān)，但這兩類光-電混合器件之間存在一定區(qū)別。
<p><img src="https://mmecoa.qpic.cn/mmecoa_png/x0yLiaf5fF6zljXjLkgX11BDfiajHKsYb5MqrGqYU1eP78XglSYVCJeabzdwuzyLOnDll1icm184TK8FlHGHp6Dsw/640?wx_fmt=png" alt="圖片" width="1133"></p><p>在科技快速發(fā)展當(dāng)下，AI 與 CAE
<h3 class="ql-align-center"><strong>會議基本信息</strong></h3><p><strong>時間：</strong>2025 年 5 月 28 日（星期三）</p><p><strong>地點：</strong>武漢光谷萬豪酒店</p><p><strong>費用：</strong>收費，499 元/人（含午餐，茶歇）</p><p><em>（Ansys維保期客戶免費
2024年6月19日，以“芯屏互聯(lián)?穿越周期”為主題的2024年中國光電科技產(chǎn)業(yè)投資峰會暨華商光電科技產(chǎn)業(yè)研究院年中策略會在武漢中國光谷科技會展中心隆重召開。本次論壇由武漢東湖新技術(shù)開發(fā)區(qū)生產(chǎn)力促進(jìn)中心與華商光電科技產(chǎn)業(yè)研究院(CINNO Research)聯(lián)合主辦，吸引了超過500位來自光電科技領(lǐng)域的專家學(xué)者、行業(yè)領(lǐng)袖與上下游產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)參與，共同探討行業(yè)未來的發(fā)展方向。
會議現(xiàn)場
作為光電產(chǎn)業(yè)鏈的價值提供者
它集合了激光干涉測距技術(shù)、光電探測技術(shù)、精密機(jī)械技術(shù)、計算機(jī)及控制技術(shù)、現(xiàn)代數(shù)值計算理論等各種先進(jìn)技術(shù)，實現(xiàn)對空間運動目標(biāo)進(jìn)行跟蹤并實時測量目標(biāo)的空間三維坐標(biāo)。
大型裝備的穩(wěn)定運行和精準(zhǔn)控制是生產(chǎn)效率和質(zhì)量的關(guān)鍵因素。
根據(jù)美國巴德學(xué)院無人機(jī)研究中心的分析，無線電頻譜探測技術(shù)和雷達(dá)探測技術(shù)使用最多，緊隨其后的是基于可見光或紅外的光電探測技術(shù)，使用最少的是聲波探測技術(shù)。
不過，每一項技術(shù)手段均有其不足之處，單獨使用任何一項探測技術(shù)達(dá)到的效果都有限。
為了提升探測能力，可以集成兩種及以上的技術(shù)聯(lián)合探測。
日本在行星探測技術(shù)方面有著顯著的成就，其行星探測器通常具備以下功能：
行星探測與研究：探測行星表面、大氣、磁場等特征，了解行星的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、氣候變化、磁場活動等。
1) 行星軌道控制：控制行星探測器的飛行軌道，確保其能夠準(zhǔn)確進(jìn)入目標(biāo)行星的軌道。
2) 數(shù)據(jù)采集與傳輸：采集行星探測器傳感器獲得的數(shù)據(jù)，并通過通信設(shè)備將數(shù)據(jù)傳回地球。
3) 環(huán)境適應(yīng)性：行星探測器通常要適應(yīng)極端的環(huán)境條件
目前，針對噴霧燃燒的測試技術(shù)主要包括光譜技術(shù)、激光檢測技術(shù)、光電探測器技術(shù)、圖像處理技術(shù)等一系列綜合性實驗技術(shù)，用以獲得噴霧燃燒流場的速度、溫度、組分分布或者時空變化規(guī)律。近些年，針對全過程燃燒三維流場的多物理量的聯(lián)合測試技術(shù)取得顯著進(jìn)展，為噴霧燃燒流場的診斷以及燃燒過程物理化學(xué)規(guī)律的揭示提供了大量翔實、有效的數(shù)據(jù)。
本課程介紹了照明系統(tǒng)中的探測器，并起著信息中心的作用。本文是照明系統(tǒng)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)路徑第二課的一部分。在本課中，我們將介紹照明系統(tǒng)中各種各樣的探測器以及這些探測器的使用方法。探測器是照明系統(tǒng)的終點，可以說是獲取之前所做的所有工作成果的地方。
作者 Katsumoto Ikeda
引言：探測器的功能是什么
OpticStudio中有六種不同類型的探測器。所有的探測器都可以顯示輻射度學(xué)單位--瓦
綜述
在本例中，我們將研究混合硅基光電探測器的各項性能。單行載流子（uni-traveling carrier，UTC）光電探測器（PD）由InP/InGaAs制成，其通過漸變耦合的方式與硅波導(dǎo)相連。在本次仿真中，F(xiàn)DTD模塊將分析光電探測器的光學(xué)響應(yīng)，CHARGE模塊將分析器件的電學(xué)特性。
背景
光電探測器的主要作用是將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，以解碼出加載到光信道上編碼的信息
