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紅外檢測器

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安裝在ESO帕拉納爾天文台PIONIER 儀器上的高速紅外探測器原型。 [1]

紅外探測器是對紅外(IR)輻射做出反應的探測器。探測器的兩種主要類型是熱探測器和光子探測器（光電探測器）。

可以通過許多與溫度相關的現象來跟蹤入射紅外輻射的熱效應。 [2]測輻射熱計和微測輻射熱計基於電阻的變化。熱電偶和熱電堆利用熱電效應。格雷細胞遵循熱膨脹。在紅外光譜儀中，熱釋電探測器應用最廣泛。

光子探測器的響應時間和靈敏度可能要高得多，但通常必須對其進行冷卻以減少熱噪聲。其中的材料是具有窄帶隙的半導體。入射的紅外光子可以引起電子激發。在光電導探測器中，監控探測器元件的電阻率。光伏探測器包含一個pn 結，在光照下其上會出現光電電流。

紅外探測器通過將其連接到帶有銦凸塊的讀出集成電路而實現混合。這種混合被稱為焦平面陣列。

探測器材料基礎

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窄帶隙半導體為各種紅外探測器材的材料基礎，包括鉍、銻、銦、鎘、硒等元素的化合物及合金。[3][4] 尖端高頻功能性紅外器件的研發常基於窄帶隙的納米材料。納米窄帶半導體中，量子限制效應和電子-空穴耦合存在相互作用，致使描述和設計常面臨諸多挑戰。[5] 「蘭克斯模型（英語：Benjamin Lax）」將k·p 方法拓展到了非拋物線性的能帶邊結構，常用於處理紅外範圍內的電子光學。[6] 利用密度泛函理論的第一性原理超級計算，被用以了解精確的能帶曲率和對應的光電子密度，但對算力和算時要求甚高。研發者亦常採用"唐-崔瑟豪斯理論" [7][8] 的低維多帶迭代法來解決此問題。[9][10]

也可以看看

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參考

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  1. ^ Revolutionary New High-speed Infrared Detector Sees First Light. [15 June 2015]. 
  2. ^ Avraham, M.; Nemirovsky, J.; Blank, T.; Golan, G.; Nemirovsky, Y. Toward an Accurate IR Remote Sensing of Body Temperature Radiometer Based on a Novel IR Sensing System Dubbed Digital TMOS. Micromachines. 2022, 13 (5). doi:10.3390/mi13050703 可免費查閱. 
  3. ^ Li, Xiao-Hui. Narrwo-Bandgap Materials for Optoelectronics Applications. Frontiers of Physics. 2022, 17: 13304 [2023-08-04]. doi:10.1007/s11467-021-1055-z. （原始內容存檔於2023-08-04）. 
  4. ^ Chu, Junhao; Sher, Arden. Physics and Properties of Narrow Gap Semiconductors. Springer. [2023-08-04]. ISBN 9780387747439. （原始內容存檔於2023-08-04）. 
  5. ^ Non-Parabolic Model for the Solution of 2-D Quantum Transverse States Applied to Narrow Conduction Channel Simulation. Springer. 2006 [2023-08-04]. （原始內容存檔於2023-08-04）. 
  6. ^ Zawadzki, Wlodzimierz; Lax, Benjamin. Two-Band Model for Bloch Electrons in Crossed Electric and Magnetic Fields. Physical Review Letters. 1966, 16: 1001 [2023-08-04]. doi:10.1103/PhysRevLett.16.1001. （原始內容存檔於2023-08-04）. 
  7. ^ Tang, Shuang; Mildred, Dresselhaus. Phase diagrams of BiSb thin films with different growth orientations. Physical Review B. 2012, 86 (7): 075436 [2023-08-04]. doi:10.1103/PhysRevB.86.075436. （原始內容存檔於2023-06-19）. 
  8. ^ Tang, Shuang; Mildred, Dresselhaus. Electronic phases, band gaps, and band overlaps of bismuth antimony nanowires. Physical Review B. 2014, 89 (4): 045424 [2023-08-04]. doi:10.1103/PhysRevB.89.045424. （原始內容存檔於2023-06-19）. 
  9. ^ Heremans, Joseph. Electronic Properties of Nano-Structured Bismuth-Antimony Materials. Physical Review Letters. 2002, 88: 216801 [2023-08-04]. doi:10.1103/PhysRevLett.88.216801. （原始內容存檔於2023-08-04）. 
  10. ^ Joesph Heremans. Thermoelectrics Born Again. 2018-04-09 [2023-08-04]. （原始內容存檔於2023-08-04）. 
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