红外探测器在军事侦查、遥感、通信、精确制导和航空航天等领域发挥着关键作用，受到世界各国长期关注，具有重要的研究价值和应用前景。微纳结构与传统半导体探测器集成后能够有效提高光子耦合效率和等效光程，突破传统体材料的吸收极限，提高光电器件的量子效率并降低器件的暗电流，为高性能红外探测器的研究提供了全新的技术手段。利用微纳结构引入高效光耦合和亚波长光场局域效果，结合传统半导体器件的能级优化等调控方式实现探测器综合性能的提升，已成为目前红外探测器领域较为活跃和具有良好前景的研究方向。

据麦姆斯咨询报道，近期，中国科学院重庆绿色智能技术研究院微纳制造与系统集成中心史浩飞研究员课题组在《红外与激光工程》期刊上发表了以“微纳结构增强型红外探测器研究进展”为主题的综述文章。史浩飞研究员主要从事石墨烯材料制备、微纳加工技术、红外探测器件等方面的研究工作。

这项研究围绕近年来各种不同类型的微纳结构增强型红外探测器的研究展开综述。首先，介绍了微纳结构增强型红外探测器的基本原理，根据微纳结构的材料和功能不同，进行了分类和对比;其次，分别从介质型、表面金属型和三维等离子腔型等方面对微纳结构在红外探测器上的研究进展进行了阐述;最后，对基于微纳结构增强型红外探测器的发展趋势进行了总结和展望。
 

带有微孔阵列结构的硅基底红外探测器

在红外探测器领域，利用微纳结构提高光子的耦合效率和吸收率，保持器件光学响应的同时降低器件吸收层的厚度和体积，从而降低了器件的暗电流，提高了器件探测率。目前，在红外探测器研究中使用的微纳结构主要包括：介质型微纳结构、表面金属型微纳结构和三维等离子体腔型微纳结构等。这是微结构对红外探测器性能的增强首先体现在对特定入射光谱或宽光谱段的减反效果上。探测器光吸收率的大幅提高意味着可以使用更薄的吸收层材料，而微纳结构本身也可以有效减小器件光敏单元的体积，这使得器件与材料体积相关的本征暗电流明显减小，从而进一步提高红外探测器的探测率和综合性能。

利用微纳结构实现对红外探测器光电性能的多维度调控及其机理研究是当前红外探测器研究的前沿，也是未来新一代红外探测器发展的重要方向。微纳结构红外探测器件仍面临工艺的兼容性问题、性能的颠覆性不够、自适应能力有待提升等困难和挑战亟需克服。微纳结构增强型红外探测器件在未来发展中需要重点关注以下研究方向：(1)与CMOS兼容的微结构探测器件结构设计方法与加工工艺;(2)同时具备宽波段、高灵敏度、低噪声和高响应速度等综合性能的微纳结构红外探测技术;(3)响应光谱等性能具有动态调控能力的自适应型器件。随着未来探测器新材料、新结构、新机理的深入研究和系统集成工艺的不断进步，微纳结构增强型红外探测器将展现出极具前景的应用潜力，为高集成度、高性能和低成本的红外探测系统提供新的解决方案。