引言
红外探测技术作为电磁频谱感知的一种关键手段，通过检测物体发出的热辐射，能够在低光照和恶劣天气条件下实现可靠工作[1], [2], [3], [4], [5]。它在军事、工业和民用领域均至关重要。在军事应用中，红外系统广泛用于目标探测、制导和夜视，增强了态势感知能力。在民用领域，红外传感器作为激光雷达和可见光成像的补充，支持智能驾驶应用，同时也用于工业检测和医学诊断中的非接触式温度测量和热分析[4], [6], [7], [8], [9], [10], [11]。
几十年来，红外探测技术沿着两大主流范式发展：非制冷探测器（以微测辐射热计为代表）和高性能光子探测器（主要基于碲化镉汞（HgCdTe, MCT））。非制冷探测器在低成本、紧凑体积和室温工作方面具有显著优势，因此在大规模民用应用中得到广泛采用。然而，其在灵敏度、响应速度和光谱选择性方面的固有局限性限制了其在高端场景中的应用。相比之下，MCT探测器提供了卓越的电光性能和超宽光谱覆盖范围[12], [13], [14], [15], [16], [17], [18], [19]，但其对低温冷却的依赖、高制造复杂度和有限的材料稳健性严重制约了系统级可扩展性和运行灵活性[20], [21], [22], [23], [24]。
随着下一代红外应用的快速涌现——包括智能感知、多光谱/超光谱成像、高速动态探测以及紧凑的多维集成系统——传统上性能与工作温度之间的权衡变得越来越不可持续。这些新需求要求探测器同时实现高灵敏度、低噪声、光谱可调和高工作温度，同时支持系统级集成和降低SWaP-C。因此，高工作温度红外探测器已从研究课题转变为核心技术方向[25], [26], [27], [28], [29], [30], [31]。图1总结了红外探测器从传统非制冷和低温冷却架构向下一代高工作温度红外探测系统的技术演变。这一转变主要由对高性能红外感知的日益增长的需求所驱动，包括降低冷却要求、改善系统集成和降低SWaP-C。
锑基材料的基本物理特性和能带排列如表1和图2所示。与MCT不同，锑基半导体得益于强共价键、优异的机械稳定性和在晶格匹配GaSb衬底上成熟的外延生长技术，能够实现高材料均匀性和可扩展性[32], [33]。更重要的是，其独特的能带排列多样性——涵盖I型和II型构型——为能带工程提供了非凡的灵活性。这种灵活性构成了高工作温度区域若干关键优势的基础。特别是，II型能带排列和超晶格工程能够实现电子和空穴波函数的空间分离，显著抑制俄歇复合，而俄歇复合是高温下主要的噪声机制[33], [34], [35], [36]。此外，基于锑的结构支持从短波红外（SWIR）到极长波红外（VLWIR）的连续光谱可调谐性，无需依赖复杂的光耦合方案，为多色和宽带探测需求提供了内在的兼容性[37], [38], [39], [40]。
在这些材料和物理优势的驱动下，几种代表性的基于锑的高工作温度探测器架构取得了快速进展，包括InAsSb探测器、T2SL光探测器和ICIP。这些方法从不同角度应对高工作温度运行的关键挑战，如暗电流抑制、载流子寿命控制和输运优化，形成了多元化的技术生态系统。尽管取得了这些进展，在充分利用基于锑的高工作温度探测器潜力方面仍存在重大挑战，特别是在同时优化工作温度、探测率（D*）、光谱功能和系统集成方面。此外，随着应用需求向智能化、多功能和大型成像系统持续演变，系统性地理解不同基于锑的方法之间的相对优势、局限性和发展轨迹变得越来越重要。
本综述对锑基高工作温度红外探测器进行了全面且批判性的分析。鉴于锑基材料在红外探测领域的巨大潜力和快速发展，本文系统地回顾了锑基高工作温度红外探测器的关键技术、器件机制和最新进展。本文的结构如下：第2章专注于实现高工作温度运行的关键技术，包括高温暗电流抑制机制、外延生长和缺陷控制以及势垒器件设计。第3至第5章分别深入探讨InAsSb探测器、T2SL探测器和ICIP的结构原理和性能演变。第6章对这三种器件进行了比较分析，并展望了未来发展趋势。最后，本文总结了共性挑战和未来方向。本文旨在为研究人员、工程师和读者提供关于锑基高工作温度探测器当前状态、技术路线图和未来突破的清晰全面的视角。
