集成全 IV 族纳米线的中波红外探测器与成像仪

高性价比中波红外（MWIR）光电器件对夜视、热传感、自动驾驶、自由空间通信和光谱学等众多应用至关重要。为此，利用普适的硅基工艺已成为一种有力策略，可通过使用 IV 族锗锡（GeSn）合金实现。确实，由于其与硅的兼容性以及覆盖整个 MWIR 范围的可调带隙能量，GeSn 半导体是紧凑可扩展 MWIR 技术的前沿平台。然而，GeSn 的大晶格参数一直是限制硅片上 GeSn 外延质量的主要障碍。本文显示，亚 20 nm Ge 纳米线（NWs）提供了有效的柔性衬底，可生长组成均匀性达数微米且压缩应变积累极有限的 Ge$_{1-x}$Sn$_{x}$ 合金。展示了 Sn 含量跨度 6 至 18 at.$\%$ 的 Ge/Ge$_{1-x}$Sn$_{x}$ 核/壳 NWs，并集成于室温下具有高信噪比、可调截止波长覆盖 2.0 $\mu$m 至 3.9 $\mu$m 范围的光电导器件中。此外，所加工的基于 NW 的探测器用于非制冷成像仪，无需锁相技术即可在宽带和激光照明下获取高质量图像。