紅外檢測器
外觀
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紅外探測器是對紅外(IR)輻射做出反應的探測器。探測器的兩種主要類型是熱探測器和光子探測器(光電探測器)。
可以通過許多與溫度相關的現象來跟蹤入射紅外輻射的熱效應。 [2]測輻射熱計和微測輻射熱計基於電阻的變化。熱電偶和熱電堆利用熱電效應。格雷細胞遵循熱膨脹。在紅外光譜儀中,熱釋電探測器應用最廣泛。
光子探測器的響應時間和靈敏度可能要高得多,但通常必須對其進行冷卻以減少熱噪聲。其中的材料是具有窄帶隙的半導體。入射的紅外光子可以引起電子激發。在光電導探測器中,監控探測器元件的電阻率。光伏探測器包含一個pn 結,在光照下其上會出現光電電流。
紅外探測器通過將其連接到帶有銦凸塊的讀出集成電路而實現混合。這種混合被稱為焦平面陣列。
探測器材料基礎
[編輯]窄帶隙半導體為各種紅外探測器材的材料基礎,包括鉍、銻、銦、鎘、硒等元素的化合物及合金。[3][4] 尖端高頻功能性紅外器件的研發常基於窄帶隙的納米材料。納米窄帶半導體中,量子限制效應和電子-空穴耦合存在相互作用,致使描述和設計常面臨諸多挑戰。[5] 「蘭克斯模型」將k·p 方法拓展到了非拋物線性的能帶邊結構,常用於處理紅外範圍內的電子光學。[6] 利用密度泛函理論的第一性原理超級計算,被用以了解精確的能帶曲率和對應的光電子密度,但對算力和算時要求甚高。研發者亦常採用"唐-崔瑟豪斯理論" [7][8] 的低維多帶迭代法來解決此問題。[9][10]
也可以看看
[編輯]參考
[編輯]- ^ Revolutionary New High-speed Infrared Detector Sees First Light. [15 June 2015].
- ^ Avraham, M.; Nemirovsky, J.; Blank, T.; Golan, G.; Nemirovsky, Y. Toward an Accurate IR Remote Sensing of Body Temperature Radiometer Based on a Novel IR Sensing System Dubbed Digital TMOS. Micromachines. 2022, 13 (5). doi:10.3390/mi13050703
.
- ^ Li, Xiao-Hui. Narrwo-Bandgap Materials for Optoelectronics Applications. Frontiers of Physics. 2022, 17: 13304 [2023-08-04]. doi:10.1007/s11467-021-1055-z. (原始內容存檔於2023-08-04).
- ^ Chu, Junhao; Sher, Arden. Physics and Properties of Narrow Gap Semiconductors. Springer. [2023-08-04]. ISBN 9780387747439. (原始內容存檔於2023-08-04).
- ^ Non-Parabolic Model for the Solution of 2-D Quantum Transverse States Applied to Narrow Conduction Channel Simulation. Springer. 2006 [2023-08-04]. (原始內容存檔於2023-08-04).
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- ^ Tang, Shuang; Mildred, Dresselhaus. Electronic phases, band gaps, and band overlaps of bismuth antimony nanowires. Physical Review B. 2014, 89 (4): 045424 [2023-08-04]. doi:10.1103/PhysRevB.89.045424. (原始內容存檔於2023-06-19).
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- ^ Joesph Heremans. Thermoelectrics Born Again. 2018-04-09 [2023-08-04]. (原始內容存檔於2023-08-04).