碲镉汞红外探测器性能调控技术研究

对影响Hg_1-xCd_xTe红外探测器性能的不同调控技术——包括材料调控(组分及温度、掺杂浓度、压强及应力等对材料性能的调控)、器件结构调控(n-on-p、p-on-n、p-i-n、n-B-n等器件结构的调控)和工艺调控(各种工艺调控对材料制备和器件制备等的影响)等——进行了简单介绍,以合理调控器件性能、有效降低器件暗电流、提高器件工作温度等,从而促进Hg_1-xCd_xTe红外探测器在降低成本、减小功耗、提高可靠性等方面的发展。     

HgCdTe红外探测器性能分析

根据碲镉汞材料的性能、碲镉汞红外探测器物理机理和基本器件模型,对截止波长为3 m、5 m、10.5 m的碲镉汞探测器,在不同工作温度下的探测率性能进行了理论计算。计算结果表明:碲镉汞探测器在短波、中波和长波三个主要红外波段均能满足第三代红外焦平面器件对灵敏度和工作温度的要求。     

小像元碲镉汞红外焦平面探测器的研究进展

随着红外技术的发展,探测器的尺寸、重量和功耗(SWaP)的减小已成为研究热点。像元尺寸的减小,一方面可以提高器件的分辨率,另一方面可以减小整个探测器系统的体积、重量和功耗,进而大大节约成本。因此,像元尺寸的减小成了研究的重点。本文介绍了小像元红外焦平面器件的技术难点,分别从系统的调制传递函数(Modulation Transfer Function,MTF)、噪声等效温差(Noise Equivalent Temperature Difference,NETD)、像元结构和像元集成互连方面进行了讨论。此外,介绍了国外像元中心距为12?m、10?m、8?m和5?m的HgCdTe红外焦平面探测器的研究进展。     

硅基BIB红外探测器研究进展

以锗基和硅基为主的阻挡杂质带（blocked impurity band,BIB）红外探测器的兴起有力推进了红外天文学的快速发展,其中硅基BIB红外探测器在特定波长的航天航空领域有着不可替代的地位。国外对硅基BIB红外探测器的研究已有40多年,以美国航空航天局（NASA）为主的科研机构已经实现了硅基BIB红外探测器在天文领域的诸多应用,而国内对硅基BIB红外探测器的研究尚处于起步阶段。本文首先阐述了硅基BIB红外探测器的工作原理,然后简单概述了器件结构和制备工艺,并对不同类型的硅基BIB探测器的性能进行了对比分析,之后介绍了其在天文探测中的应用,最后对硅基BIB红外探测器未来的发展进行了展望。     

高光谱红外探测器组件的研究进展

描述了国外高光谱红外焦平面探测器组件的发展状况和工程应用情况,并介绍了国内高光谱红外焦平面探测器组件的研究进展。通过分析高光谱红外焦平面探测器的性能特点,提出了高光谱红外焦平面探测器的研究重点。     

用于可见光/短波红外双波段探测的碲镉汞技术

论述了一种基于短波碲镉汞材料的可见光/红外双波段探测技术。通过更换可见光和短波红外镜头的方式,利用短波碲镉汞探测器分别进行了可见光和短波红外成像。结果表明,短波碲镉汞探测器可以进行可见光成像,这就为同时探测可见光和短波红外光提供了可能。     

As注入长波碲镉汞红外探测器工艺研究

p-on-n结构的碲镉汞红外探测器具有长的少子寿命、低暗电流、高R0A值等优点,是高温器件、长波甚长波器件发展的重要器件结构.而国内还鲜有砷注入掺杂p-on-n长波HgCdTe探测器的相关报道,为了满足军事、航天等领域对高性能长波探测器迫切的应用需求,针对As离子注入的长波p-on-n碲镉汞红外探测器退火工艺技术进行研...     

硅基碲镉汞红外探测器表面钝化研究

碲镉汞(Mercury Cadmium Telluride, MCT)材料的表面钝化是红外探测器制备中的关键工艺之一。高性能MCT器件需要稳定且可重复生产的钝化表面和符合器件性能要求的界面。因此,探究MCT表面钝化技术具有重要意义。研究了MCT的分子束外延(Molecular Beam Epitaxy, MBE)原位钝化与磁控溅射钝化两种钝化技术。结果表明,MBE原位钝化膜层的致密性较好,钝化层表面的缺陷孔洞较小,钝化层与MCT的晶格匹配度较好,器件流片的电流-电压(I-V)特性要优于磁控溅射正常钝化。     

Ⅱ类超晶格长波红外探测器研究进展

由于具有带隙可调、电子有效质量大、俄歇复合率低等特点,Ⅱ类超晶格在长波红外和甚长波红外探测方面具有独特优势。介绍了长波超晶格探测器制备方面的研究进展,包括能带结构设计、表面缺陷控制、周期结构控制和表面钝化。最后报道了320×256长波超晶格焦平面阵列及其测试性能。结果表明,在77 K工作温度下,该阵列的截止波长为9.6 μm,平均峰值探测率D*为7×10¹⁰ cm·Hz^1/2/W,噪声等效温差 (Noise Equivalent Temperature Difference, NETD)为34 mK,响应非均匀性为7%。     

碲镉汞探测器制备湿法和干法工艺的研究进展

由于材料性质比较敏感,碲镉汞探测器的制备一直是一项具有挑战性的仟务.用湿法化学刻蚀可以成功地制备图形特征尺寸宽度在50～60μm的一代器件.对于二代和三代器件,例如高密度焦平面器件、雪崩光电二极管、双色探测器及多光谱探测器等,干法工艺特别是高密度等离子体刻蚀可以减小这些器件所需要的光敏元间距,显著提高填充因子.有一定深度并且较窄的沟道要求具有高纵横比,同时还要求侧边平滑、均匀性高,这些需要推动了干法刻蚀的发展.主要通过对2000年以来部分英语期刊文献的门纳分析,介绍了碲镉汞器件制备中湿法和干法处理工艺特别是干法工艺的研究进展.刻蚀机制的深入理解涉及化学、物理和电学等多种学科.对于大面积器件的制备,为了获得较好的可生产性和均匀性,需要优化刻蚀过程.     

HgCdTe红外探测器空间辐照实验技术研究

应用于空间飞行器上的HgCdTe红外探测器,会受到各种空间辐射的影响,从而导致性能降低。为了保证探测器正常的在轨工作,研究空间辐射对于探测器性能的影响有着重要意义。本文首先介绍现阶段对空间辐射环境的认识;其次研究总剂量辐射对红外HgCdTe探测器在轨工作性能的影响,提出了评价探测器成像性能的几项指标,并考察了辐照前后指标的变化;最后给出了结论。     

ORCAD在HgCdTe红外探测器放大电路低噪声设计中的应用

以HgCdTe光伏型红外探测器的性能指标为基础对入射到探测器表面的辐射能量进行转换计算,并以所得的微弱电流信号为根据对探测器的前置放大电路和二级放大电路进行设计,利用仿真速度快、精度高的ORCAD仿真软件对所设计的低噪声、高增益放大电路的频率响应、电路的直流传输、温度和噪声分析等特性进行了较为全面的仿真.实验结果表明了本设计能有效放大微弱电流信号,可以在实践中验证其正确性和可行性.     

HgCdTe多层异质结红外探测材料与器件研究进展

HgCdTe多层异质结技术是未来主流红外探测器发展的重要技术方向,在高工作温度、双/多色和雪崩光电管等高性能红外探测器中扮演着重要的角色。近年来基于多层异质结构的HgCdTe高工作温度红外探测器得到了快速发展,尤其是以势垒阻挡型和非平衡工作P+-π(ν)-N+结构为主的器件受到了广泛的研究。本文系统介绍了势垒阻挡型和非平衡工作P+-π(ν)-N+结构HgCdTe红外探测器的暗电流抑制机理,分析了制约两种器件结构发展的关键问题,并对国内外的研究进展进行了综述。对多层异质结构HgCdTe红外探测器的发展进行了总结与展望。     

长波p-on-n碲镉汞红外焦平面器件研究进展

与n-on-p材料相比,p-on-n材料具有更低的暗电流和更高的工作温度,更适于长波以及高温工作碲镉汞红外焦平面器件。介绍了法国Sofradir公司、美国Raytheon Vision Systems公司以及国内的华北光电技术研究所和昆明物理研究所在长波p-on-n器件上的研究进展。     

缩小步进投影光刻机在碲镉汞红外探测器芯片工艺中的应用

光刻是制备碲镉汞红外探测器芯片过程中非常关键的工艺。目前绝大部分碲镉汞芯片制备都是使用接触式光刻技术,但是在曝光面型起伏较大的芯片时工艺均匀性较差,并且掩膜在与芯片接触时容易损伤芯片。针对接触式光刻的这些缺点,利用尼康公司生产的缩小步进投影光刻机开发了用于碲镉汞芯片的步进式投影曝光工艺。对设备的硬件和软件均进行了小幅修改和设置,使其适用于碲镉汞芯片。经过调试后,缩小步进投影光刻机在某些面型起伏较大的芯片上取得了更好的曝光效果,光刻图形的一致性得到了提升。实验结果表明,缩小步进投影光刻技术能够提高碲镉汞芯片的光刻质量,并在一定程度上改善了芯片制备工艺。     

锑化物中/中波双色红外探测器研究进展

面对第三代红外探测器对多波段探测的需求,中/中波双色同时获取两个波段的目标信息,对复杂的背景进行抑制,可以有效排除干扰源的影响,提高了探测的准确性,增强了在人工及复杂背景干扰下的目标识别能力,因此中/中波双色探测器设计和制备最近快速发展起来。锑化铟红外探测器通过分光可实现两个中波波段的探测,锑化物Ⅱ类超晶格探测器通过能带结构设计实现多波段探测。本文阐述了锑化物中/中波双色红外探测器的主要技术路线和目前研究进展,与传统InSb双色探测器相比,中/中波双色超晶格红外器件用于红外成像探测具有鲜明的特点和优势,但需要在探测器结构设计、锑化物超晶格材料生长、阵列器件制备等方面进行进一步研究,以提高探测性能,满足工程化应用需求。     

非制冷型热释电薄膜红外探测器的制备及应用

介绍了室温非制冷型热释电薄膜红外探测器的原理和优势。从热释电材料的选择及器件的结构设计等方面阐述了热释电薄膜红外探测器的制备技术和研究动向,并归纳了器件的主要应用领域。     

HgCdTe柔性中波红外探测器放大电路设计及噪声分析

设计了一种应用于HgCdTe柔性中波红外探测器的微弱信号放大电路,该电路由电桥电路、调零电路及滤波电路组成.采用平衡电桥与仪表运算放大器INA333相结合的方式搭建电桥电路;并针对探测器直流分量过大问题,设计了可调零、带增益的信号处理电路;最后通过由二阶有源滤波器组成的滤波电路将高频噪声滤除.利用运算放大器的En-In噪声模型,对放大电路进行了噪声分析,并测试了探测器在弯曲状态下的响应性能.实验结果表明,所设计的放大电路增益为86 dB,噪声均方根值低于6.1 mV;柔性探测器的曲率半径为3 mm;当探测器光敏面上的光谱辐照功率为6.75×10-7 W时,产生的光电信号约102?V.     

Numerical Simulation of Spatial and Spectral Crosstalk in Two-Color MWIR/LWIR HgCdTe Infrared Detector Arrays

The sequential two-color Hg_1?x Cd _x Te architecture has emerged as a key technology in the development of third-generation infrared detectors. Due to the expense required to manufacture these devices, it is imperative to create numerical models which can predict the electrical and optical behavior of the technology as well as evaluate design concepts prior to exhaustive development. We have developed a three-dimensional simulation model which fully accounts for the optical phenomena that become increasingly important in small pixels and uses a drift–diffusion approach to determine the electrical behavior of the device. In particular, we employ a finite-difference time- domain method to solve Maxwell’s equations and a finite-element method to evaluate the solutions of the coupled Poisson and carrier continuity equations. We apply our simulation model to simulate the dynamic resistance and current density versus voltage characteristics of this detector architecture. The quantum efficiency is then determined for both spectral bands while observing the effects of variable pixel pitch and detector geometry. Finally, we use a spatially finite Gaussian beam to analyze the crosstalk and perform a simulated spot scan.     

MEMS技术在非制冷红外探测器中的应用

随着微探测器的广泛应用,MEMS技术因其微小、智能、可执行、可集成、工艺兼容性好、成本低等特点,被越来越多地应用于微探测器的制造工艺中,为该领域的研究提供了新途径.本文简要介绍了MEMS技术的工艺及其主要特点,并对MEMS技术在非制冷红外探测器研制方面的应用作了比较详细的阐述.