量子点红外探测器性能表征与评估

本书主要对量子点红外探测器的性能评估方法进行了研究，涉及到探测器的多个特性的表征、评估问题。具体来说，首先根据量子点红外探测的层状结构特点和探测机理，通过考虑微米、纳米电子传输的特点构建了暗电流模型，并结合增益，研究了量子点红外探测器的噪声模型。其次，主要着重介绍了量子点红外探测器光电性能模型，通过电子的激发方式以及连续势能分布，构建了基于电子激发的性能模型和基于连续势能分布的性能模型，实现了吸收系数、量子效率的准确量化，提出了光电流、响应率、探测率、噪声等效功率的表征方法；最后，针对量子点红外探测器可以吸收垂直入射光的特性，研究了垂直入射情况和斜入射情况下探测器的特性，并给出了现有常见的探测器的仿真手段及优化仿真实例。

刘红梅，女，生于1980年3月，山西山阴人，中共党员，山西大同大学物理与电子科学学院副教授，太原理工大学硕士研究生导师，山西师范大学硕士研究生导师。2012年毕业于西安电子科技大学技术物理学院光学工程专业，获得工学博士学位。
近年来一直从事光电探测器的研究，尤其是量子点红外探测器的物理建模、器件仿真、探测机理以及性能评估等方面的工作，包括研究影响不同光电探测器件及系统特性的结构、效应、机理、技术等因素，并预测、评价、估算不同应用条件下的探测器件及系统的性能。
目前已在国内外期刊发表论文30余篇，以第一作者发表的10篇论文被SCI收录，其中在IEEE Photonics Journal发表的论文Photodetection of infrared photodetector based on surrounding barriers formed by charged quantum dots受到同行的高度评价。申请专利10多项，以第一发明人申请专利8项。主持了国家自然基金项目（No.61307121）、山西省应用基础研究项目（No.201701D221096），并参与了多项重量、省部委项目，如国家自然科学青年基金项目（No.11504212）、航空基金项目（No.20122481002）、山西省应用基础研究项目（No.201701D121038）等。

前言
第1章 绪论
1.1 红外探测器的研究背景及意义
1.2 红外探测器的发展历程
1.3 量子点红外探测器性能评估的研究现状
1.3.1 无光照情况下探测器的特性
1.3.2 光照情况下探测器的特性
1.3.3 入射模式对探测器特性的影响
1.4 本书的基本内容及结构
1.4.1 基本内容
1.4.2 章节安排
1.5 本章小结
参考文献
第2章 量子点红外探测器的基本理论
2.1 红外辐射理论
2.1.1 黑体辐射定律
2.1.2 斯特藩定律
2.1.3 维恩位移定律
2.2 量子点红外探测器的结构与机理
2.2.1 量子点纳米材料
2.2.2 量子点红外探测器
2.3 量子点红外探测器的制备材料与方法
2.3.1 分子束外延生长术
2.3.2 金属有机物化学气相沉积法
2.3.3 化学溶胶-凝胶法
2.4 量子点红外探测器的特性参数
2.5 本章小结
参考文献
第3章 量子点红外探测器的暗电流模型
3.1 暗电流模型的背景及意义
3.2 暗电流模型
3.2.1 暗电流基础模型
3.2.2 基于电子漂移速度的改进模型
3.2.3 基于Monte Carlo统计法的改进模型
3.3 零偏压下探测器电阻面积乘积R0A特性
3.4 本章小结
参考文献
第4章 量子点红外探测器的噪声特性
4.1 噪声概述
4.2 增益特性
4.2.1 类球形势探测器增益特性
4.2.2 类透镜势探测器增益特性
4.3 噪声特性
4.3.1 类球形势探测器噪声模型
4.3.2 类透镜势探测器噪声模型
4.4 本章小结
参考文献
第5章 量子点红外探测器的性能模型
5.1 性能模型的背景及意义
5.2 基于电子激发的性能模型
5.2.1 性能模型的基本假设
5.2.2 性能模型
5.2.3 性能模型的结果分析
5.3 基于连续势能分布的性能模型
5.3.1 基础性能模型
5.3.2 基于偏置电压对增益影响的改进模型
5.3.3 基于入射光高斯特性的改进模型
5.3.4 基于电子漂移速度的改进模型
5.3.5 基于量子点周围势垒的改进模型
5.4 本章小结
参考文献
第6章 不同入射模式下的探测器特性
6.1 背景及意义
6.2 垂直入射模式下的探测器特性分析
6.2.1 基本原理
6.2.2 物理模型
6.2.3 仿真结果分析
6.3 不同入射模式下的探测器特性比较
6.3.1 暗电流特性
6.3.2 光照情况下探测器的特性
6.4 量子点红外探测器特性优势分析
6.4.1 垂直入射模式下的特性比较
6.4.2 低暗电流
6.4.3 长载流子寿命
6.4.4 高探测率
6.5 本章小结
参考文献
第7章 量子点红外探测器的仿真与设计
7.1 常用的仿真软件介绍
7.1.1 基于Comsol Multiphysics的仿真与设计
7.1.2 基于FDTD Soulations的仿真与设计
7.1.3 基于CST Microwave Studio的仿真与设计
7.2 量子点红外探测器的设计实例
7.2.1 量子点红外探测器的设计
7.2.2 量子点红外探测器的优化
7.3 本章小结
参考文献