基于 InAs/GaSb 的 II 型超晶格红外探测器的载流子局域化与微带建模

我们详细研究并探讨了基于 InAs/GaSb 的 II 型超晶格（T2SL）中红外探测器结构的载流子局域化、微带和谱电流的微观特征。在存在动量与相位弛豫的弹性散射过程时，我们表明，有效质量近似框架内自洽的非平衡格林函数方法可作为一种有效工具，较合理地预测微带与谱输运性质及其对层厚、超晶格周期、温度和内建电势等设计参数的依赖关系。为基准化该模型，我们首先在微扰八带 $\bf{k.p}$ 框架下采用包络函数近似与有限差分离散化，借助周期性边界条件评估无限 T2SL 的能带性质。组成材料层厚度对带边位置与有效质量的强烈依赖，为设计面向广泛工作范围的特定性能探测器提供了基本指导。进而，我们证明在格林函数框架中使用有限 T2SL 结构，可估算能隙、带偏移、态密度与空间交叠，其与 $\bf{k.p}$ 结果及实验数据吻合良好。最后，通过对势垒型多色非周期复杂 T2SL 结构中能带对齐的合理估算，阐明了该方法的优越性。因此，本研究深入揭示了破隙异质结构中的载流子限制物理机制，并为在全量子图像下开展输运计算奠定了完美基础。