双色制导用InGaAs探测器低温特性的研究

制备了平面结InGaAs短波红外探测器,分别测量了其在室温及液氮温区的响应光谱、电流～电压曲线和光生信号及噪声,发现其光生信号与室温测量值相比下降了大约50%.在液氮温区的测试结果表明,短波探测器的峰值响应率为Rvp=2.41(107V/W),峰值探测率Dp*=1.51(1012(cmHz)1/2/W.其透射谱的测量表明该探测器的透射率能够超过80%.这些指标能够满足红外双色探测系统的需求。     

适用于宽温度范围高稳定的Q开关LiNbO3晶体

分析了俄罗斯的Q开关LiNbO3晶体的成分,这种开关用在Nd∶YAG激光测距仪上,能够在温度-50～50℃范围内稳定工作.通过测量紫外吸收边的位置、红外振动光谱、晶格常数和居里温度的方法,测出晶体中的锂铌比([Li]/[Nb])为49.02/50.98.分析认为晶体中的锂铌比是影响LiNbO3晶体Q开关温度稳定性的主要因素.     

InSb面阵探测器法线方向力学参数选取研究

为明确InSb芯片前表面结构缺陷和背面减薄工艺对InSb芯片变形的影响,本文采用降低InSb芯片法线方向杨氏模量的方式,基于热冲击下InSb芯片的典型形变特征来探索InSb芯片力学参数的选取依据．模拟结果表明：当InSb芯片法线方向杨氏模量取体材料的30％时,最大VonMises应力值和法线方向最大应变值均出现在N电极区域,且极值呈非连续分布,这与InSb焦平面探测器碎裂统计报告中典型裂纹起源于N电极区域及多条裂纹同时出现的结论相符合．此外,InSb芯片中铟柱上方区域向上凸起,台面结隔离槽区域往下凹陷,该形变分布也与典型碎裂照片中InSb芯片的应变分布保持一致．因此,基于InSb芯片法线方向应变的判据除了能够预测裂纹起源地及裂纹分布外,还能提供探测器阵列中心区域Z方向应变分布及N电极区域Z方向的应变增强效应,为InSb芯片力学参数的选取提供了依据．     

考虑底充胶固化过程的InSb面阵探测器结构分析模型

液氮冲击中In Sb面阵探测器的易碎裂特性制约着探测器的成品率,建立适用于面阵探测器全工艺流程的结构模型是分析、优化探测器结构的有效手段.本文提出了用底充胶体积收缩率来描述底充胶在恒温固化中的体积收缩现象,同时忽略固化中底充胶弹性模量的变化来建立底充胶固化模型,给出了底充胶在恒温固化中生成的热应力/应变上限值.借鉴前期提出的等效建模思路,结合底充胶固化后的自然冷却过程和随后的液氮冲击实验,建立了适用于In Sb面阵探测器全工艺流程的结构分析模型.探测器历经底充胶固化、自然冷却至室温后的模拟结果与室温下拍摄的探测器形变分布照片高度符合.随后模拟液氮冲击实验,得到面阵探测器中累积的热应力/应变随温度的演变规律,热应力/应变值极值出现的温度区间与液氮冲击实验结果相符合.这表明所建模型适用于预测不同工艺阶段中面阵探测器的形变分布及演变规律.     

液氮冲击中锑化铟焦平面探测器形变研究

液氮冲击中锑化铟红外焦平面探测器(InSb IRFPAs)的形变研究对理解探测器结构设计可靠性、预测探测器耐冲击寿命具有重要意义.在系统分析液氮冲击结束时模拟得到的InSb IRFPAs形变分布与方向的基础上,提出了降温过程中累积热应变完全弛豫的设想,升至室温后的模拟结果重现了室温下拍摄的InSb IRFPAs典型形变分布特征.经分析认为室温下拍摄的InSb IRFPAs表面屈曲变形源于底充胶固化中引入的残余应力应变,变形幅度随降温过程逐步减弱,至77 K时完全消失,升温过程则依据弹性变形规律复现典型棋盘格屈曲模式.这为后续InSb IRFPAs结构设计、优化及耐冲击寿命预测提供了理论分析基础.     

128× 128 InSb探测器结构模型研究

热冲击下红外焦平面探测器的高碎裂概率制约着其成品率.为明晰碎裂机理, 基于等效设想, 利用小面阵等效大面阵解决了128×128面阵探测器三维结构建模所需单元数过多的问题, 同时综合考虑材料线膨胀系数的温度依赖性、材料强度的各向异性、表面加工损伤效应, 合理选取InSb材料性能参数, 建立起128×128面阵探测器结构有限元分析模型.模拟结果表明:热冲击下最大Von Mises 应力值出现在N电极区域, 其极值呈非连续分布, 这意味着热冲击下128×128面阵探测器的裂纹起源于N电极区域, 且不止一条.上述结论与碎裂统计分析报告中典型裂纹起源地及裂纹分布这两方面相符合, 这为后续面阵探测器碎裂诱因的研究及结构可靠性设计提供了切实可行的研究思路．     

基于内聚区模型的InSb面阵探测器分层研究

液氮冲击中InSb面阵探测器表面经常出现局部分层、开裂等失效模式.为明晰材料分层、光敏元芯片断裂过程,基于三维等效建模设想,在易分层处添加内聚区模型,合理选取界面分层开裂参数,建立了128×128InSb探测器结构分层模型.模拟结果涵盖了典型碎裂照片中呈现的所有形变信息,即1)在光敏元阵列区域,复现出典型棋盘格屈曲模式;2)在Negative电极区域上方,InSb芯片与下层材料逐渐分开,且分层向两侧逐步扩展;3)在面阵探测器周边区域,表面起伏相对平整.上述模拟结果证明了所建分层模型的正确性和参数选取的合理性,为后续裂纹起源、传播过程的研究提供了模型基础.