课题一：高In组分异质探测材料能带调控与功能增强新结构
围绕高In组分异质探测材料结构的基础作用，从材料体系、结构、掺杂构型、失配应力等方面研究多层异质探测材料的能带科学调控。研究高In组分异质探测材料的能带结构和物理机理，以高In组分InGaAs光吸收层为基础，采用不同的异质材料、缓冲层结构、器件整体外延结构及器件表面等离激元结构等3～4种高性能近红外核心探测材料体系，申请相关发明专利3～5项；研究基于InGaAs光吸收层的多层异质探测材料体系的能带尖峰、势阱和导带价带带阶等能带精细结构和理论修正的关键科学问题，提出多层异质探测材料结晶质量、失配应力、掺杂构型的改进要求；利用表面等离子体激元的光场增强和局域化原理，开展高In组分探测材料微纳吸收层结构设计，完成高探测灵敏度的亚波长材料新结构设计，申请相关发明专利1～2项。综合考虑材料结构、应变与弛豫、掺杂构型、晶格完整性等影响，实现多层异质探测材料能带科学调控，采用材料外延生长技术进行实验生长验证调整，为满足航天应用需求的高灵敏度近红外探测器提供材料基础理论与技术支撑。
课题负责人：缪国庆
承担单位：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所、中国科学院上海微系统与信息技术研究所、中国科学院半导体研究所
课题二：失配体系异质探测材料的低缺陷生长研究
围绕高In组分异质探测材料的晶格失配问题，在多层异质探测材料结构设计的基础上，研究InGaAs材料的界面特性与缺陷行为。通过缓冲层生长及生长后的热处理方法，促进位错的转向和在生长过程中的湮灭，改善表面性质和晶格完整性；建立并完善失配体系InGaAs异质外延材料的生长理论，研究多层异质探测材料生长条件对外延层晶格质量、电学参数等的影响，掌握生长过程中元素扩散的机理和规律，获得外延材料生长过程中缺陷形成和湮灭的机理及控制，提出抑制多层探测材料缺陷的有效途径，申请相关发明专利3～5项。实现面向航天应用特殊需求的2英寸近红外InGaAs探测外延材料，截止波长为2.5μm，材料组分、厚度和掺杂均匀性优于5％，缺陷密度低至1×105cm-2以下。
课题负责人：张永刚
承担单位：中国科学院上海微系统与信息技术研究所、中国科学院长春光学精密机械与物理研究所、吉林大学
课题三：基于器件功能的多层异质材料微纳尺度物性分析
明确高In组分多层异质探测材料少数载流子输运的物理过程，建立定量的少数载流子输运及光电转化模型，研究材料的微纳尺度物性表征方法。提出2种以上InGaAs多层异质材料微光敏区物理参数的表征新方法，申请相关发明专利2～3项，揭示材料微观参数与材料宏观参数的关系，指导材料光电性能的改进；探索高In组分多层异质成结新方法，开展异质结微纳尺度表面界面和能带结构的表征与分析，申请相关发明专利1～2项，为器件级材料参数优化提供依据；研究亚波长材料新结构的光学和电学特性，探索提高探测灵敏度的亚波长材料结构表征方法，申请相关发明专利2～3项，实现微纳尺度的亚波长局域增强结构。该课题将为实现航天应用的高灵敏度探测器提供科学支撑。
课题负责人：韦欣
承担单位：中国科学院半导体研究所、中国科学院上海技术物理研究所
课题四：基于航天应用的材料验证与器件研究
围绕异质失配体系InGaAs材料和器件的航天遥感应用，研究空间辐照下材料和器件的损伤机理，实现低暗电流、高量子效率的器件验证。分析空间辐照对晶格失配InGaAs异质探测材料和器件光电性能的影响，明确其损伤机理，提出航天级近红外探测材料和器件的抗辐照新途径、新结构，申请相关发明专利2～3项；利用器件研制平台，结合材料微纳尺度晶格结构和界面特性表征，设计器件结构，开展材料验证，获得结区成型、低温钝化和SPP金属纳米结构制备的有效方法，建立晶格失配InGaAs材料特性与器件光电性能之间的内在联系，探测器的暗电流密度优于1nA/cm2，量子效率提高到80％以上，申请相关发明专利2～3项。研制出截止波长为2.5μm的320×256元InGaAs焦平面原型器件，并应用于原理样机进行演示成像，实现对核心光电材料及器件的验证。
课题负责人：龚海梅
承担单位：中国科学院上海技术物理研究所、南京大学 |
