第三代焦平面列阵红外探测组件与应用

第三代红外探测组件预计将能够提供视频分辨率、更多的像素以及诸如多色或多波段、高帧速和较好的热分辨率之类的先进功能。本文简要介绍德国AIM公司的基于碲镉汞和量子阱红外光电探测器的红外技术的现状以及它们的一些应用。     

为第三代红外系统选择探测器

为第三代热成像系统选择正确的探测器技术的决定直接产生于对这些系统的期望和要求。现已明确,第三代热成像器仍需要更高的分辨率以及进行多光谱探测和敏感偏振光的能力。本文分析四种可以选择的技术,它们是HgCdTe探测器、非致冷微测辐射热计、基于锑化物的材料和量子阱红外光电探测器。根据每种技术的成熟度、所冒的风险以及技术之间的差距,本文断言,量子阱红外光电探测器最适合非战略应用(非低背景状态)。从理论上来看,以三元和超晶格锑化物为基础的材料族是最佳选择对象,但考虑到其不够成熟的工艺以及所冒的风险,本文并未推荐这种材料。本文预料非致冷探测器将广泛进入低端和中端市场。由于源源不断的资金以及在战略上的重要性,HgCdTe探测器仍将不断取得进步。     

德国AIM公司的第三代焦平面列阵红外探测组件（下）

3双色HgCdTe 图4对双色探测器的特殊优点作了简单的解释。导弹逼近告警(MAW)系统,例如使用中波红外器件的MAW系统,通常会受到由植被或者海洋反射的太阳光引起的大量虚警的困扰,     

红外探测器和焦平面列阵

一、系统1.可用于多种应用的高级焦平面列阵(特邀论文)(L. P.Chen,美国雷锡恩红外经营公司)2.基于焦平面列阵技术的先进激光敏感接收器概念(特邀论文)(P.L.Hacobson等,美国洛斯阿拉莫 期国家实验室)     

美国制成世界上最大的量子阱红外探测器列阵

据美国宇航局(NASA)网站报道,由NASA领导的一个研究小组于今年2月制备出了世界上第一个100万像元的量子阱红外光电探测器列阵并对其进行了测试。这种新型探测器有望成为用于各种科学和商业应用的常规红外探测器技术的一种低成本替代技术。     

无暗电流的红外光电探测器

据法国Thales研究与技术公司以及巴黎第7大学的研究人员报导,他们已研制出一种通过级联量子层产生电子位移的红外探测器。这种被称为量子级联探测器的器件无须施加偏压便可工作,因此不会出现暗电流。这种探测器的特点是在掺硅接触层中间夹有40层结构,每层都有7个GaAs量子阱和7个AlGaAs势垒。在50K温度下所做的实验表明,     

对红外探测器来说，两个阱比一个阱好

美国普林斯敦大学的研究人员最近通过实验证实,对于量子阱红外光电探测器而言,两个阱比一个阱要好。正如一些原型器件所演示的那样,关键在于制作的两个阱是分离的和不相称的。这样不仅可以使红外探测在更宽的光谱范围内进行,而且还可以生产出更坚固的探测器。     

量子点红外探测器研究进展

量子点红外光电探测器(QDIP)凭借自身的优点,未来很有可能与碲镉汞(HgCdTe)红外探测器、量子阱红外光电探测器(QWIP)和非制冷微测辐射热计相竞争。目前,普遍采用自组织方法生长量子点,研究主要集中在:①隧道量子点红外探测器(T-QDIP);②量子阱中量子点(DWELL)红外探测器;③Si基QDIP;④Ge QDIP。本文阐述正在研究的几种QDIP,并对下一代传感器用QDIP进行预测。     

多色量子阱红外探测器的发展

军用红外探测器需要使用工作在各种红外波段的大规格、高均匀性多色焦平面阵列器件.满足这些要求的一个候选者就是量子阱红外（光电）探测器（Quantum Well Infrared Photodetector,QWIP）.作为新一代红外探测器,QWIP基于极薄半导体异质结构中的载流子束缚效应. GaAs/AlGaAs/QWIP的主要优点包括标准的Ⅲ-Ⅴ族衬底材料和技术、良好的热稳定性、大面积、低研发成本以及抗辐射性.QWIP的另一个重要优点是具有带隙工程能力.可以通过调节量子阱宽度和势垒组分设计出满足特殊要求（例如多色焦平面列阵应用）的器件结构.介绍了对QWIP探测物理机制的理解以及近年来多色QWIP技术的发展状况.     

量子阱红外探测器

评述了半导体量子阱内子带间光跃迁的主要特性以及量子阱红外探测器的物理问题和器件结构特点,介绍了国外在此领域研究的最新进展,讨论了有关子带间跃迁和量子阱红外探测器研究的若干发展趋势.     

量子点红外探测器的研究进展

量子点红外探测器（QDIP）在红外探测领域具有十分广阔的应用前景,同时由于QDIP的有效载流子寿命长、暗电流低、工作温度高、对垂直入射光响应等优势,近年来高性能QDIP已经成为研究的热点。文章首先简要介绍了QDIP的基本原理,然后重点介绍了目前国际上在提高QDIP性能方面的研究进展,分别从如何降低暗电流、实现多色探测、提高探测率等三个方面进行了讨论。     

用Ⅲ-Ⅴ族氮化物制成的红外探测器

本发明提供一种量子阱红外光电探测器,它包括一层衬底、一层缓冲层、第一层导电层、一个多量子阱、一层任选阻挡层和第二层导电层。其中,衬底是用一种单晶体制作的,在器件制备完毕后可以去除掉。其余的膜层则是由Ⅲ-Ⅴ族氮化物构成的。这种量子阱红外光电探测器的优点是,能够敏感正入射和斜入射的近红外至甚远红外波长的光。     

多元多色HgCdTe红外探测器

简要介绍利用不同波段的微型滤光片和不同响应波段的多元ＨｇＣｄＴｅ红外探测器,叙述了通过精密镶嵌技术组合而成的四波段２１５～２２５μｍ、８４～８９μｍ、１０３～１１３μｍ和１１５～１２５μｍ８８元多元多色探测器的设计原理和特性,以及多元多色探测器的组合工艺,并给出了各个通道的响应光谱特性和探测器的工作性能。研制成功的８８元多色红外探测器每个通道的平均探测率和响应率分别为：Ｄ２．１５～２．２５＝１．２×１０１２ｃｍＨｚ１／２／Ｗ和Ｒ２．１５～２．２５＝５．０×１０６Ｖ／Ｗ,Ｄ８．４～８．９＝７．０×１０１０ｃｍＨｚ１／２／Ｗ和Ｒ８．４～８．９＝１．６×１０４Ｖ／Ｗ,Ｄ１０．３～１１．３＝４．０×１０１０ｃｍＨｚ１／２／Ｗ和Ｒ１０．３～１１．３＝４．３×１０３Ｖ／Ｗ,Ｄ１１．５～１２．５＝３．０×１０１０ｃｍＨｚ１／２／Ｗ和Ｒ１１．５～１２．５＝３．３×１０３Ｖ／Ｗ,文中对这些结果进行了分析和讨论。     

多色量子阱红外探测器的发展（上）

军用红外探测器需要使用工作在各种红外波段的大规格,高均匀性多色焦平面阵列器件。满足这些要求的一个候选者就是量子阱红外（光电）探测器（QuantumWell Infrared Photodetector,QWIP）。作为新一代红外探测器,QWIP基于极薄半导体异质结构中的载流子束缚效应。GaAs／A1GaAs／QWIP的主要优点包括标准的III—V族衬底材料和技术、良好的热稳定性、大面积、低研发成本以及抗辐射性。QWIP的另一个重要优点是具有带隙工程能力。可以通过调节量子阱宽度和势垒组分设计出满足特殊要求（例如多色焦平面列阵应用）的器件结构。介绍了对QwIP探测物理机制的理解以及近年来多色QwIP技术的发展状况。     

一款多色叠层量子阱红外探测器的读出电路设计

一款完整的红外焦平面探测器主要包含探测器件、读出电路、封装结构和制冷组件。目前根据不同应用场景,探测波段范围不断变宽、探测灵敏度需求提高、成像速度要求加快,对探测器设计提出了更严格、更复杂的指标要求。其中,读出电路将探测光信号转换为电信号传输至系统,是探测器组件的关键核心模块。本文设计了一款对应多色叠层量子阱型器件的红外焦平面探测器读出电路,能够实现同时间、同空间对四波段信号进行探测,并且同时读出,四波段信号的探测积分与读出之间没有互相干扰。探测器规格640×512,像元间距50μm(四波段),各波段信号可实现分时积分、分别可调,采用边积分边读出工作模式,读出帧频可达到四波段探测时≥50 Hz,电路噪声≤05mV,动态范围≥70dB,电功耗≤600mW,是一款超大规模低噪声高帧频的高性能读出电路。     

第三代红外探测器的发展与选择

随着军事应用对高性能、低成本红外技术的需求,红外探测器像元数目从少于100元的一代发展到10万元中等规模的二代,到百万像素的三代,何谓第三代?在众多的材料和器件中,可作为第三代红外探测器的材料以及器件有哪些?在红外探测器技术飞速发展的今天,我们该作如何的选择?结合以上问题,对当前国际上作为第三代红外探测器选择的碲镉汞、量子阱以及Ⅱ类超晶格探测器材料、器件进行了分析,总结了第三代红外探测器的特征,为国内第三代红外探测器的发展提供选择与参考.