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隐藏在微小量子井中的力量：1985年科学家们如何改变红外探测技术？
在红外探测技术的广阔领域，量子井红外光电探测器（QWIP）无疑是一项具有重大意义的进展。这种探测器利用电子的子带迁移来吸收红外光子，其核心原理依赖于精巧设计的量子井，其结构设计使得能量差异精准匹配incoming红外光子的能量。这种等级的技术最早可以追溯至1985年，当时的科学家们开始在这一领域探索量子力学的奥秘。
量子井红外光电探测器作为一种基本的量子器件结构，能够稳定地检测中长波红外辐射，并且在像素间具有优良的均匀性和操作性。
QWIP的历史
1985年，科学家斯蒂芬·埃格拉什和劳伦斯·韦斯特在多重量子井中观察到了强烈的子带迁移，这一发现推动了量子井在红外检测器上应用的可能性。此前，对量子井的研究主要是基于自由吸收的概念，然而，这种方式的探测器敏感性却远远不够。
到1987年，基本的运作原理逐渐被形成，并且在1991年，这一技术首次成功获取红外影像。 2002年，美国陆军研究实验室的研究人员开发出了一种能够进行电压调谐的双色QWIP，这使得这种技术在远程温度感测上展现出新的潜力。
尽管QWIP技术在民用领域得到广泛应用，但当时的这项技术被美国军方视为不足以满足其需求。
QWIP技术的演变
随着研究的不断深入，科学家们发现了在三维空间中才能最有效地感应红外辐射的方式，这一发现促成了2008年美国陆军研究所开发的Corrugated Quantum Infrared Photodetector（C-QWIP） 。这个新型的探测器使用微镜设计，增加了光线在量子井区域的效果，使得能够在全波段反射光。
C-QWIP是在量子井基础上进行创新的成果，测试结果显示，这种新型探测器具有超过3微米的带宽，从而在性能上超越了当前市面上通行的技术。
Nasa于2013年将C-QWIP探测器用于其Landsat数据延续任务的卫星上，标志着这种技术首次进入太空领域。
QWIP的基本功能
QWIP的工作原理不同于常规红外探测器，其不受检测材料的带隙限制，这使其能够探测到更低能量的辐射。量子井内的电子状态设计使得在施加偏压电压后，整个导电带的倾斜使得电子能够在合适的光照情况下跃迁至激发态，然后被量测为光电流。
当探测器受到光照时，若入射光的能量足够，电子就会被激发并进入连续区域，形成可被测量的光电流。光电流的生成效率受多种参数影响，这对于设计高效的QWIP至关重要。
即使在外部测量的过程中，若想要达成有效的光电流，需要通过施加电场将电子提取出来。这一过程的效率直接影响探测器的整体性能。
未来的展望
随着技术的进步，QWIP的应用领域逐渐扩展，从传统的军用和民用探测器到太空观测技术，显然这项技术正在改变红外探测的游戏规则。随着量子技术的持续探索，将会出现更多创新型的应用，这是否会改变我们对红外探测技术的求知方式与期望呢？
