红外探测器材料与器件

一、红外焦平面列阵1．适合空间和地面应用的多色长波红外焦平面列阵技术（Latika S．R．Becker）2．长波HgCdTe焦平面列阵用高性能辐射硬化增透膜的设计与研制（Ashok K．Sood）3．多色探测器列阵的设计与研制（Ashok K．Sood）4．在硅上研制大规格红外焦平面列阵（Nibir K．Dhar等）     

红外探测器材与器件(SPIE Vol.5564)

一、红外焦平面列阵 1.适合空间和地面应用的多色长波红外焦平面列阵技术(Latika S.R.Becker)     

多色探测器列阵的设计和研制

1引言高性能传感器的应用需要多色红外焦平面.高性能传感器需要的是能在中波红外/长波红外和长波红外/甚长波红外波段中覆盖人们所关心的各种波长的多色焦平面列阵.HgCdTe探测器工艺在这方面已获得了显著的进步.与使用多个单色红外焦平面列阵相比,使用一个双色红外焦平面列阵的成像系统更加简单可靠,其重量更轻,功耗更小,价格也更便宜.     

多色红外成像器件

本发明提供一种多色红外成像器件，它有一个包含一层中波红外探测层和一层长波红外探测层的焦平面列阵．红外焦平面列阵表面有许多个像元．另外，该成像器件还带有用以接收中波红外和长波红外辐射的光具．     

美研制长波红外／中波红外自适应焦平面列阵

美国洛克韦尔科学公司目前正在研制一种长波红外／中波红外白适应焦平面列阵,该列阵由一个双波段红外焦平面列阵和一个直接与之耦联的MEMS可调谐滤光片列阵组成。MEMS滤光片在长波红外可进行窄     

适合空间和地面应用的多色长波红外焦平面列阵技术

使用多个焦平面列阵、滤光片、光束分裂片和致冷电路的传统方法使系统的设计变得复杂化,系统的可靠性也受到影响,同时也为图像在空间和时间上的配准带来了困难。单个多色全分辨率焦平面列阵将大大提高系统在更远距离上的光谱分辨能力。在集成的多色红外焦平面列阵中,单个像元位置敏感两个(或三个)分开的红外波段。在基于空间和地面的各种目标捕获和信号特征识别应用中,集成的多色红外焦平面列阵将成为下一代技术。本文就这种技术的发展和状况进行述评,同时讨论今后的规划以及在发展过程中所遇到的问题。     

简讯

长波红外探测器法国红外公司(Sofradir)推出一种名为维纳斯的长波红外探测器．这是一种紧凑的致冷型焦平面列阵,其规格为384×288元,像元的间距为25μm,最高帧速率为330Hz．这种探测器以HgCdTe为材料,其特点是像     

长波红外高灵敏度信息采集系统设计

本文针对特定长波红外焦平面(288×384像元)探测器,选用低噪直流电源和低压差线性稳压器组合,实现了该红外焦平面模拟和数字驱动电路。分析提升长波红外探测灵敏度的关键要点,设计了高灵敏度信息采集电路。该红外成像系统具有高帧频、高灵敏度的优点。实验室测试得到该长波红外探测系统噪声等效温差(NETD)在300 K下优于30 m K。     

中/长波切换工作模式的双色量子阱红外焦平面研制

报道了中/长波切换工作模式的双色量子阱红外焦平面研制。通过特殊设计的器件和读出电路结构,获得了可对中波波段和长波波段选择的切换架构。突破了双色量子阱材料、器件以及读出电路等关键技术,研制出384288规模、25 m中心距双色量子阱红外焦平面探测器。在70 K条件下器件性能优良,噪声等效温差为28 mK(中波)和30 mK(长波),响应峰值波长分别为5.1 m(中波)和8.5 m(长波)。室温目标红外成像演示了探测器的双色探测功能。     

短波红外焦平面列阵

在第二代红外成象系统中,采用焦平面列阵可使系统获得高分辨率和高灵敏度。在混合结构中,探测器和信号处理芯片是采用不同的材料单独制作,然后耦合成焦平面列阵。采用HgCdTe探测器的第二代红外成象系统的研究和发展工作主要在中红外波段(3～5μm)和长波波段(8～12μm)范围内进行。然而在高温和反射阳光下的物体     

德国AIM公司的第三代焦平面列阵红外探测组件（上）

根据一般的认识,第三代红外探测组件可望提供先进的功能度,例如更多的像元、多色或者多波段、更高的帧速率和更高的温度分辨率等。本文介绍德国AIM公司用以研制第三代焦平面列阵红外探测组件的工艺状况。为了以80M像元/s的像元速率达到高达800Hz的全帧速率,AIM公司设计了一种间距为40μm的256x256元高速列阵器件。一种读出电路被设计成能在以快速积分模式进行扫描的同时进行凝视,从而以高达800Hz的帧速率进行近全帧积分。一个具有14bit深数字输出的微型指令与控制电路,一块能够把基于非线性自学景像的校正模型也考虑进去的非均匀性校正插件板,这两种电路已与集成的探测器制冷器装置(IDCA)一起研制出来。 在双色/双波段能力方面,AIM公司已研制出一种序贯多色组件以便为用户提供一种可从正反两方面分析光谱选择探测的灵活工具。这种组件基于384×288元的中波红外或者长波红外HgCdTe探测器。一只四个小面上可装滤光片或者细光栅扫描仪板的转轮为光谱的选择提供了方便。AIM公司的可编程MVIP图像处理技术被用以探测器的控制和非均匀性校正。MVIP可为每个滤光片位置单独设置积分时间和非均匀性校正系数以获得相似的性能,从而精确评估红外光谱选择的效果。同时,一种双色探测器焦平面列阵也正在研制之中。这种焦     

HgCdTe长波光电二极管列阵的等离子体修饰

报道了HgCdTe长波离子注入n+-on-p型光电二极管列阵低能氢等离子体修饰的研究成果.基于采用分子束外延(MBE)技术生长的HgCdTe/CdTe薄膜材料,通过注入窗口的光刻与选择性腐蚀、注入阻挡层的生长、形成光电二极管的B+注入、光电二极管列阵的低能氢等离子体修饰、金属化和铟柱列阵的制备等工艺,得到了氢等离子体修饰的n+-on-p型HgCdTe长波光电二极管列阵.从温度为78 K的电流与电压(I-V)和动态阻抗与电压(R-V)特性曲线中,发现经过低能氢等离子体修饰的HgCdTe红外长波光电二极管列阵动态阻抗极大值比未经过修饰处理的提高了1～2倍,并在反向偏压大于动态阻抗极大值所处的偏压时动态阻抗得到更为明显的提升.这表明低能氢等离子体修饰可以抑制HgCdTe光电二极管列阵暗电流中的带带直接隧穿电流Ibbt和缺陷辅助隧穿电流Itat,从而能提高长波红外焦平面探测器工作的动态范围和探测性能的均匀性.     

P型长波Hg_（1－x）Cd_xTe材料MBE生长技术研究

用分子束外延的方法在ＧａＡｓ（２１１）Ｂ衬底上研制了Ｐ型长波ＨｇＣｄＴｅ材料，及３２×３２小规模长波混成红外焦平面列阵，其材料的均匀性以及生长材料的参数的可重复性良好．在适当的热处理条件下，材料Ｐ型电学参数达到了较高水平，并具有良好的可重复性     

红外导弹告警传感器

目前的红外导弹告警装置的研制得益于焦平面列阵和信号处理技术的最新进展。上一代机械结构复杂的大型扫描传感器正在被采用凝视探测器列阵的紧凑型传感器取代，新的传感器存在着一些新的设计问题，而且一般都具有更严格的信号处理要求。在本文中，我们将研究来犯导弹及背景的红外特性，并且说明我们如何能够表征凝视列阵传感器的性能以及用于目标－背景判别的有关信号处理技术，特别有意义的是多色判别技术的发展以及对于采用非致冷     

硅化铱肖特基势垒列阵—实现长波红外成像的新途径

硅化铱肖特基势垒列阵,是一种新近发展起来的用于长波红外(8～14μm)成像的焦平面技术。本文叙述了硅化铱肖特基势垒列阵的工作原理、结构及关键工艺,并介绍了该器件的发展状况。     

像素级数字长波制冷红外焦平面探测器研究进展

介绍了美国、法国等西方红外强国在像素级数字化制冷长波红外焦平面探测器方面的研究现状及发展趋势。基于像素级ADC(模数转换)数字读出电路(ROIC)的不同实现架构,阐述了美国MIT实验室、法国Sofradir及CEA-Leti公司开发的像素级ADC数字读出电路原理及像素级数字化长波制冷红外焦平面探测器的最新研究成果。最后介绍了昆明物理研究所在像素级数字化制冷长波红外焦平面探测器研究方面取得的最新进展。昆明物理研究所突破像素级ADC设计等关键技术后,研制出320×256(30?m中心距)像素级数字读出电路,并与相同规格的长波制冷红外焦平面探测器互连,主要性能参数与国外同类像素级数字化长波焦平面探测器相当。     

双波段红外HgCdTe焦平面列阵

本文综述法国原子能委员会LETI红外实验室在双波段红外焦平面列阵方面所做的研究工作.在工艺上,该实验室采用的是通过分子束外延法在晶格匹配的高质量CdZnTe衬底上生长的HgCdTe多层掺杂异质结构.器件的结构是n+ppn,而且在空间上是相干的.长波层是一个平面状的n+/p二极管,它是通过离子注入制成的,而波长较短的p-n二极管则是在分子束外延过程中通过掺铟在原位制成的.最后一个结是通过台面蚀刻而被隔离的,探测器通过铟丘与一个读出效率接近100%的读出电路互连.每个像元有一个或两个铟丘,用来按序或者同时访问两个波长,探测器的间距分别为50μm和60μm.每个波段中的单元探测器所呈现的性能接近用标准工艺制作的单色探测器的性能.为了优化双波段红外焦平面列阵的性能,LETI红外实验室专门为这种列阵设计了一种硅CMOS读出电路.本文介绍了128×128元(间距为50μm)中波红外(2μm～5μm)双色焦平面列阵在77K温度处操作时的光电性能.     

512×8中波TDI红外探测器成像系统设计

针对TDI型红外探测在各个领域的重要作用,设计并实现了一个中波TDI红外扫描成像系统。该扫描成像系统采用国产512×8元线列MCT(碲镉汞)焦平面列阵、自行研制的光学系统和一维角度扫描系统。当探测器在300K黑体的照射下,积分时间为500 s时,整个成像系统的平均噪声等效温差(NETD)约为0.3K。实验结果表明该系统能够满足设计要求。     

P型长波Hg1—xCdxTe材料MBE生长技术研究

用分子束外延的方法ＧａＡｓ衬底上研制了Ｐ型长波ＨｇＣｄＴｅ材料，及３２×３２小规模长波混成红外焦平面列阵，其材料的均匀性以及生长材料的参数的可重复性良好，在适当的热处理条件，材料Ｐ型电学参数达到了较高水平，并具有良好的可重复性。     

用于中波/长波/甚长波红外探测的三色量子阱红外光电探测器

在美国陆军研究实验室的支持下,美国佛罗里达大学和美国弹道导弹防御组织等单位的研究人员联合设计了一种适用于中波红外/长波红外/甚长波红外探测的三叠层三色量子阱红外光电探测器。 红外焦平面列阵技术是许多红外应用如外大气层寻的器、天基监视敏感器以及卫星测绘等所必需的。随着量子阱红外光电探测器技术