摘要
短波红外（SWIR）成像技术凭借其优异的穿透能力和抗干扰能力，在军事、医疗和工业领域得到广泛应用。然而，传统探测器（如InGaAs）价格昂贵、读出电路复杂，且低照度性能不足，限制了其大规模推广。本文提出并实现了一种基于硫化铅（PbS）量子点（QD）探测器的单像素短波红外成像系统。采用具有正式器件结构（ITO/ZnO/PbS/PbS-EDT/Au）的PbS量子点探测器构建了单像素成像系统；通过仿真研究，考察了PbS吸收层厚度对器件性能的影响，确定450 nm的厚度可获得最佳器件性能。基于仿真结果，制备了一种具有高外部量子效率（EQE）和低暗电流的P-I-N结构PbS光伏型探测器，在1300 nm波长处实现EQE为62%，在?0.1 V偏压下的暗电流密度为8.54 × 10?4 mA·cm?2，?3 dB带宽为324 kHz；设计了一种低噪声信号调理电路，在保持低噪声密度的同时将?3 dB带宽优化至337 kHz，使探测器输出的nA~μA级微弱光电流能够线性转换为0~3 V的标准电压信号，满足单像素成像（SPI）系统的要求。采用Hadamard正交编码技术实现空间光调制和信号编码；PbS量子点探测器采集并积分投影信号后，通过逆Hadamard正交解码算法重构出128 × 128分辨率的图像。本研究为基于量子点的短波红外成像提供了一种新方案，克服了传统阵列系统的成本和制造限制，为SPI技术的频谱扩展和实际应用奠定了基础。补充定量成像表征和低照度成像测试以验证系统的综合性能。
