128×160元GaAs/AlGaAs多量子阱长波红外焦平面阵列

研制了128×160元GaAs/AlGaAs多量子阱红外焦平面阵列,它是目前国内报道的最大像元数的量子阱红外焦平面阵列.77K时,器件的平均黑体响应率Rv=2.81×107V/W,平均峰值探测率Dλ*=1.28×1010cm·W-1·Hz1/2,峰值波长λp=8.1μm,器件的盲元率为1.22%.     

160×128元多量子阱长波红外焦平面探测器件研制

报道了新研制出的160×128元GaAs/AlGaAs多量子阱长波红外焦平面器件。使用MBE的方法在半绝缘的GaAs衬底上生长器件结构；开发了用普通光刻技术和离子束刻蚀法制备2D光栅技术，以及探测器芯片与读出电路互联技术。在77 K时测试，器件的平均峰值探测率Dλ*=1.28×1010 cmW-1Hz1/2，峰值波长为λp=8.1 μm，截止波长为λc=8.47 μm。器件的非盲元率≥98.8％，不均匀性10％。     

128×1元GaAs／AlGaAs多量子阱扫描红外焦平面的红外成像

研制成功了１２８×１元ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ多量子阱扫描型红外焦平面（ＦＰＡｓ），器件的响应率达到ＲＰ＝２．０２×１０＾６Ｖ／Ｗ，截止波长为λ＝８．６μｍ，根据常规的黑体探测率定义，得到器件的黑体探测率为Ｄｂ＝２．３７×１０＾６ｃｍ．Ｈｚ／Ｗ，并最终获得了清晰的曙物体残留热像图。     

320×256 GaAs/AlGaAs长波红外量子阱焦平面探测器

量子阱红外探测器(Quantum well infrared photodetector, QWIP)已经经历了20多年的深入研究,各种QWIP器件,包括量子阱红外探测器焦平面阵列(FPA)的研制也已经相当成熟。但是在国内,受制于整体工业水平, QWIP焦平面阵列器件的研制仍然处于起步阶段。研制了基于GaAs/ AlxGa1-xAs 材料、峰值响应波长为9.9 m的长波320256 n型QWIP焦平面阵列器件,其像元中心距25 m, 光敏元面积为22 m22 m。GaAs衬底减薄后的QWIP焦平面阵列,与Si基CMOS读出电路(ROIC)通过铟柱倒焊互连,并且在65 K工作温度下进行了室温环境目标成像。该焦平面器件的规模和成像质量相比之前国内报道的结果都有较大提高。焦平面平均峰值探测率达1.51010 cmHz1/2/W。     

128×128GaAs量子阱红外焦平面探测器阵列铟柱制备

对量子阱红外探测器研制中通常采用的铟膜制备和铟柱生长技术进行了研究。从铟源的选择及蒸发的方法、距离、真空度的控制等方面做了大量实验,优化出了最佳工艺条件。铟源的纯度99.99%,电子束蒸发厚金属膜,旋转行星夹具,蒸发距离39cm,1.33×10-Pa真空下启动蒸5发程序和关闭高阀,辅以适当的剥离方法,最终在光敏芯片和读出电路上分别制备出符合设计要求的20μm×20μm×7μm(长×宽×高)铟柱。该工艺方法适用于任何厚金属膜的制备。     

64×64元GaAs／AlGaAs多量子阱长波红外焦平面研制

报道了64×64 元GaAs/AlGaAs 多量子阱凝视型红外焦平面的研制,器件的平均响应率为RP= 7.24×105V/W,器件的平均黑体探测率为Db = 5.40×108cm ·Hz1/2/W ,峰值波长为λP= 8.2μm ,不均匀性小于20% ,并应用研制成的器件获得了室温物体的热像图     

GaAs/AlGaAs量子阱长波10.55 μm红外焦平面探测器

利用GaAs/AlGaAs量子阱结构,研制了像元规模为640×512、中心响应波长在10.55 μm附近的红外焦平面阵列器件,与50 K集成式制冷机耦合后,测试了相关性能,其等效噪声温差达到22.5 mK。焦平面组件通过了初步的开关机试验以及热真空试验后,表现良好。考虑封装冷屏导致在面源黑体测试时产生的焦面照度不均匀问题进行了数值计算,并分析了与近似解析计算的误差,表明当F数变小时应当采用数值计算,并认为探测器测试的非均匀性主要由照度不均匀贡献。针对10.55 μm量子阱探测器,利用开源的MEEP FDTD软件,进行了近场耦合的光场分布计算,计算结果表明目前的结构参数在光衍射方面是比较接近优化的。     

9μm截止波长128×128 AlGaAs/GaAs量子阱红外焦平面探测器阵列

报道了128×128 AlGaAs/GaAs量子阱红外焦平面探测器阵列的设计和制作.采用金属有机化学气相淀积外延技术生长外延材料,并在GaAs集成电路工艺线上完成工艺制作.为得到器件参数,设计制作了台面尺寸为300μm×300μm的大面积测试器件;77K下2V偏压时暗电流密度为1.5×10-3A/cm2;80K工作温度下,器件峰值响应波长为8.4μm,截止波长为9μm,黑体探测率DB 为3.95×108(cm·Hz1/2)/W.将128×128元 AlGaAs/GaAs量子阱红外焦平面探测器阵列芯片与相关CMOS读出电路芯片倒装焊互连,在80K工作温度下实现了室温环境目标的红外热成像,盲元率小于1%.     

长波640×512元GaAs/AlGaAs量子阱红外焦平面探测器的研制

量子阱红外探测器由于具有更高的材料均匀性和成品率,是红外探测技术研究的重点方向之一。本文通过突破材料外延、器件制备工艺、读出电路设计以及倒装互连等关键工艺技术,研制了长波640×512元GaAs/AlGaAs量子阱红外焦平面探测器。77 K下,器件的平均黑体响应率Rv为1.4×107 V/W,峰值探测率Dλ*为6.2×109 cm Hz1/2W-1,器件的盲元率达到了0.87％,响应率不均匀性5.8%,并在77 K下对探测器进行成像演示。     

160×128元多量子阱长波红外焦平面探测器件研制

报道了新研制出的160×128元GaAs/AlGaAs多量子阱长波红外焦平面器件.使用MBE的方法在半绝缘的GaAs衬底上生长器件结构;开发了用普通光刻技术和离子束刻蚀法制备2D光栅技术,以及探测器芯片与读出电路互联技术.在77 K时测试,器件的平均峰值探测率D*λ=1.28×1010 cmW-1Hz1/2,峰值波长为λp=8.1μm,截止波长为λc=8.47μm.器件的非盲元率≥98.8%,不均匀性10%.     

256×1甚长波量子阱红外焦平面研究

GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器由于其所依据的GaAs基材料较为成熟的材料生长和器件制备工艺,使其特别适合于高均匀性、大面积红外焦平面的应用。报道了甚长波256×1元GaAs/AlGaAs多量子阱红外焦平面器件的研制成果, 探测器的峰值波长为15 μm,响应带宽大于1.5 μm。在40 K工作温度下,器件的平均黑体响应率Rp=3.96×106 V/W, 平均黑体探测率为D*=1.37×109 cm·Hz1/2/W, 不均匀性为11.3%, 并应用研制的器件获得了物体的热像图。     

GaAs／AlGaAs多量子阱器件均匀性研究

从几个方面研究了ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ多量子阱红外探测器的均匀性,找到了影响其均匀性的几个因素,今后的工作奠定了基础。     

9μm截止波长128×128 AlGaAs/GaAs量子阱红外焦平面探测器阵列

报道了128×128 AlGaAs/GaAs量子阱红外焦平面探测器阵列的设计和制作.采用金属有机化学气相淀积外延技术生长外延材料,并在GaAs集成电路工艺线上完成工艺制作.为得到器件参数,设计制作了台面尺寸为300μm×300μm的大面积测试器件;77K下2V偏压时暗电流密度为1.5×10-3A/cm2;80K工作温度下,器件峰值响应波长为8.4μm,截止波长为9μm,黑体探测率DB 为3.95×108(cm·Hz1/2)/W.将128×128元 AlGaAs/GaAs量子阱红外焦平面探测器阵列芯片与相关CMOS读出电路芯片倒装焊互连,在80K工作温度下实现了室温环境目标的红外热成像,盲元率小于1%.     

AlGaAs/GaAs多量子阱红外探测器暗电流特性

介绍了AlGaAs/GaAs多量子阱红外探测器(QWIP)暗电流与噪声的关系和降低暗电流的途径:基于湿法化学腐蚀工艺制作了300μm×300μm台面单元器件,并用变温液氦杜瓦测试系统在不同温度下对红外探测器暗电流进行了测试并分析.在温度小于40 K时,随着温度的改变暗电流没有明显的变化;当温度大于40 K时,暗电流随着温度的升高迅速变大,正、负偏压下QWIP暗电流具有不对称特性.     

128×1元GaAs/AlGaAs多量子阱扫描型红外焦平面的红外成像

研制成功了128×1元GaAs/AlGaAs多量子阱扫描型红外焦平面(FPAs),器件的响应率达到RP=2.02×106V/W,截止波长为λc=8.6μm.根据常规的黑体探测率定义,得到器件的黑体探测率为Db*=2.37×109cm·Hz1/2/W,并最终获得了清晰的室温物体残留热像图.     

超晶格量子阱长波红外焦平面阵列技术的进展

随着分子束外延(MBE)和有机金属化学汽相淀积(MOCVD)技术的发展,出现了新型的半导体超晶格量子阱长波红外探测器。本文分别评述 AlGaAs/GaAs,InGaAs,InAsSbⅢ-Ⅴ族化合物新型半导体超晶格量子阱器件目前的研究进展状况,着重于器件的工作机理、结构形式、制作工艺以及目前达到的主要性能参数水平,特别是在长波红外响应波长、暗电流和探测率方面的进展,在长波红外焦平面阵列方面的应用状况和发展前景。     

2μm像元间距GaAs/AlGaAs量子阱红外焦平面探测器

量子阱焦平面探测器具有大面阵焦平面探测器重复性和均匀性好、成品率高、成本低等明显的产业化优势,在军民两用领域获得了广泛而重要的应用.为了尽快研制出全国产化高性能量子阱红外焦平面探测器,通过完全正向的器件设计,采用常规光刻和反应离子刻蚀方法,成功研制出87.1%的高占空比320×256长波量子阱焦平面探测器,峰值波长9μm,平均峰值探测率1.6×1010cm·Hz<1/2·W-1.第一支样管的噪声等效温差为33.2 mK,响应率不均应性8.9%.面阵盲元率1%.在70 K温度下获得了1 km和4.2 km处的建筑物的清晰成像.实验结果充分显示了器件设计的正确性及研制技术的可控性.     

基于MOCVD技术的长波AlGaAs/GaAs量子阱红外焦平面探测器

采用n型掺杂背面入射AlGaAs/GaAs量子阱结构,用MOCVD外延生长和GaAs集成电路工艺,设计制作了大面积AlGaAs/GaAs QWIP单元测试器件和128×128、128×160、256×256 AlGaAs/GaAs QWIP焦平面探测器阵列。 用液氮温度下的暗电流和傅里叶红外响应光谱对单元测试器件进行了评估,针对不同材料结构,实现了9 μm和10.9 μm的截止波长; 黑体探测率最高达到2.6×109 cm·Hz1/ 2·W-1 。 将128×128 AlGaAs/GaAs QWIP阵列芯片与CMOS读出电路芯片倒装焊互连,成功演示了室温环境下目 标的红外热成像;并进一步讨论了提高QWIP组件成像质量的途径。