紅外探測器在軍事偵查、遙感、通信、精確制導和航空航天等領域發揮著關鍵作用，受到世界各國長期關注，具有重要的研究價值和應用前景。微納結構與傳統半導體探測器集成后能夠有效提高光子耦合效率和等效光程，突破傳統體材料的吸收極限，提高光電器件的量子效率并降低器件的暗電流，為高性能紅外探測器的研究提供了全新的技術手段。利用微納結構引入高效光耦合和亞波長光場局域效果，結合傳統半導體器件的能級優化等調控方式實現探測器綜合性能的提升，已成為目前紅外探測器領域較為活躍和具有良好前景的研究方向。
據麥姆斯咨詢報道，近期，中國科學院重慶綠色智能技術研究院微納制造與系統集成中心史浩飛研究員課題組在《紅外與激光工程》期刊上發表了以“微納結構增強型紅外探測器研究進展”為主題的綜述文章。史浩飛研究員主要從事石墨烯材料制備、微納加工技術、紅外探測器件等方面的研究工作。
這項研究圍繞近年來各種不同類型的微納結構增強型紅外探測器的研究展開綜述。首先，介紹了微納結構增強型紅外探測器的基本原理，根據微納結構的材料和功能不同，進行了分類和對比;其次，分別從介質型、表面金屬型和三維等離子腔型等方面對微納結構在紅外探測器上的研究進展進行了闡述;最后，對基于微納結構增強型紅外探測器的發展趨勢進行了總結和展望。
帶有微孔陣列結構的硅基底紅外探測器
在紅外探測器領域，利用微納結構提高光子的耦合效率和吸收率，保持器件光學響應的同時降低器件吸收層的厚度和體積，從而降低了器件的暗電流，提高了器件探測率。目前，在紅外探測器研究中使用的微納結構主要包括：介質型微納結構、表面金屬型微納結構和三維等離子體腔型微納結構等。這是微結構對紅外探測器性能的增強首先體現在對特定入射光譜或寬光譜段的減反效果上。探測器光吸收率的大幅提高意味著可以使用更薄的吸收層材料，而微納結構本身也可以有效減小器件光敏單元的體積，這使得器件與材料體積相關的本征暗電流明顯減小，從而進一步提高紅外探測器的探測率和綜合性能。
利用微納結構實現對紅外探測器光電性能的多維度調控及其機理研究是當前紅外探測器研究的前沿，也是未來新一代紅外探測器發展的重要方向。微納結構紅外探測器件仍面臨工藝的兼容性問題、性能的顛覆性不夠、自適應能力有待提升等困難和挑戰亟需克服。微納結構增強型紅外探測器件在未來發展中需要重點關注以下研究方向：(1)與CMOS兼容的微結構探測器件結構設計方法與加工工藝;(2)同時具備寬波段、高靈敏度、低噪聲和高響應速度等綜合性能的微納結構紅外探測技術;(3)響應光譜等性能具有動態調控能力的自適應型器件。隨著未來探測器新材料、新結構、新機理的深入研究和系統集成工藝的不斷進步，微納結構增強型紅外探測器將展現出極具前景的應用潛力，為高集成度、高性能和低成本的紅外探測系統提供新的解決方案。
