Quantum-dot infrared photodetectors: a review

Abstract

Abstract. Quantum-dot infrared photodetectors (QDIPs) are positioned to become an important technology in the field of infrared (IR) detection, particularly for high-temperature, low-cost, high-yield detector arrays required for military applications. High-operating temperature (≥150 K) photodetectors reduce the cost of IR imaging systems by enabling cryogenic dewars and Stirling cooling systems to be replaced by thermo-electric coolers. QDIPs are well-suited for detecting mid-IR light at elevated temperatures, an application that could prove to be the next commercial market for quantum dots. While quantum dot epitaxial growth and intraband absorption of IR radiation are well established, quantum dot nonuniformity remains as a significant challenge. Nonetheless, state-of-the-art mid-IR detection at 150 K has been demonstrated using 70-layer InAs/GaAs QDIPs, and QDIP focal plane arrays are approaching performance comparable to HgCdTe at 77 K. By addressing critical challenges inherent to epitaxial QD material systems (e.g., controlling dopant incorporation), exploring alternative QD systems (e.g., colloidal QDs), and using bandgap engineering to reduce dark current and enhance multi-spectral detection (e.g. resonant tunneling QDIPs), the performance and applicability of QDIPs will continue to improve.Keywords: InAs/GaAs quantum dots, colloidal quantum dots, quantum-dot infrared photodetectors, QDIP focal plane arrays.

Método Para Quantificação Dos Componentes Do Leite Utilizando Fotodetectores De Infravermelho Baseados Em Nanoestruturas

“…Com esses métodos, é possível crescer pontos quânticos autoorganizados pela técnica de Stranski-Krastanow, considerada a abordagem mais bem sucedida atualmente [40].…”

“…As primeiras monocamadas de InAs cristalizam como camadas epitaxiais tensionadas, porém com o mesmo parâmetro de rede do GaAs (wetting layer). Quando uma espessura crítica é atingida, a energia [36,37,40]. De maneira geral, as diferentes orientações de substratos e a escolha da combinação de materiais proporcionam certo grau de liberdade no controle dos estados dos pontos e, consequentemente, das energias envolvidas na absorção de infravermelho.…”

“…Também temos as camadas de contato (GaAs dopado n) nas duas extremidades da heteroestrutura. Os pontos quânticos geralmente são dopados com silício, com o intuito de disponibilizar portadores para as transições intrabanda, assim como nos QWIPs [34,36,40].…”

“…A Figura 2.12 mostra dois mecanismos de transição intrabanda em QDIPs: estado ligado para ligado e estado ligado para contínuo [40]. A transição de estado ligado para quase ligado também é possível.…”

“…Por causa do confinamento nas três dimensões, a regra de seleção da polarização favorece a absorção de luz em todas as direções. Isso representa uma vantagem em relação aos QWIPs [34,36,40], já que não há necessidade de introduzir mecanismos de acoplamento óptico.…”