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带间与子带间级联器件的统一优值指标

DOI：10.1016/j.infrared.2018.11.033 期刊：Infrared Physics & Technology 出版年份：2019 更新时间：2025-09-23 15:22:29
摘要： 通过研究半经验模型，发现饱和电流密度J0能显著反映带间级联器件(ICDs)与子带间量子级联器件(QCDs)之间载流子寿命的差异?；诟媚Ｐ?，我们从室温下的电流-电压特性中提取了大量ICDs和QCDs的J0值。通过分析比较现有ICD和QCD数据，我们证明J0可作为统一优值指标来评估带间和子带间级联结构的功能特性。通过对比实测探测率(D*)和估算开路电压(Voc)，分别阐明了J0对中红外探测器与光伏电池性能的影响。从提取数据中发现：在活性区具有相似跃迁能量的情况下，ICDs的J0值比QCDs低一个数量级以上；结合对器件性能影响的讨论，我们基于同一框架清晰揭示了带间级联结构相较于子带间量子级联结构的优势。这种涵盖QCDs和ICDs的整体图景，从统一优值指标的视角提供了启示，将为两类器件的未来发展提供有益指导。
作者： Wenxiang Huang，S.M. Shazzad Rassel，Lu Li，Jeremy A. Massengale，Rui Q. Yang，Tetsuya D. Mishima，Michael B. Santos
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研究概述 实验方案

研究目的

将饱和电流密度J0作为统一评价指标，用于评估带间级联器件（ICDs）与子带间量子级联器件（QCDs），并根据载流子寿命差异比较二者在中红外探测器及光伏电池中的性能表现。

研究成果

饱和电流密度J0作为一个统一的优值指标，反映了ICD与QCD之间载流子寿命的本质差异。与具有相似跃迁能的QCD相比，ICD展现出显著更低的J0值（超过一个数量级），从而在探测器中实现更高探测率、在光伏电池中实现更高开路电压的优异性能。这为评估和比较两类器件提供了通用框架，对未来发展具有指导意义——尽管两者各具优势，仍将针对不同应用场景共存。

研究不足

由于带隙中的表面态，ICD对表面漏电流更为敏感，这可能导致提取的J0值被高估。不同团队的材料质量和加工技术存在差异，影响比较结果。该分析基于室温数据，可能无法完全反映其他温度下的性能表现。

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