短波红外InGaAs焦平面噪声特性

为研究铟镓砷焦平面的噪声特性,设计了两种不同吸收层掺杂浓度的InGaAs外延材料,采用标准工艺制备了平面型160×128元光敏芯片,并与相同结构的读出电路倒焊耦合形成160×128元焦平面,采用改变积分时间和改变器件温度的方法,测试焦平面的信号与噪声.通过研究不同材料参数、器件性能与焦平面噪声的关系,定量分析了短波红外InGaAs焦平面的噪声特性.结果表明,焦平面噪声主要来源于焦平面耦合噪声和探测器噪声,降低InGaAs外延材料吸收层的掺杂浓度,可以有效降低探测器电容,从而降低焦平面的耦合噪声;而探测器噪声由探测器暗电流和工作温度影响,该噪声在长积分时间下决定了焦平面的总噪声水平.实现低暗电流、低电容特性的光敏芯片是降低焦平面噪声的有效途径.     

短波红外InGaAs焦平面研究进展

围绕新一代遥感探测仪器应用需求,中国科学院上海技术物理研究所在短波红外InGaAs焦平面探测器领域取得了一系列进展.通过低缺陷外延材料、焦平面芯片制备工艺和低噪声读出电路技术研究,研制实现了最大规模达2560×2048元的10μm中心距1～1.7μm InGaAs焦平面探测器,峰值探测率优于1.0×1013 cmHz1...     

正照射延伸波长In0.8Ga0.2As红外焦平面探测器

为了研究延伸波长In0.8Ga0.2As PIN短波红外探测器的温度响应光电特性,采用闭管扩散的平面型器件工艺,在金属有机化学气相外延（MOCVD）外延生长的NIN型InAs0.6P0.4/In0.8Ga0.2As/InAs0.6P0.4 buf./InP材料上制备了正照射延伸波长2561线列InGaAs红外焦平面探测器,研究了探测器在不同温度下的I-V特性、光谱响应特性和探测率。结果表明,随着温度的降低,在小偏压下,器件的正向暗电流由产生复合电流为主逐渐变为以扩散电流为主。在260~300 K温度范围内,反向电流主要由扩散电流和产生复合电流组成,当温度低于180 K时,器件的反向电流主要为隧穿电流。室温下器件响应截止波长和峰值波长分别为2.57 m和2.09 m,峰值探测率为7.25108 cmHz1/2/W,峰值响应率为0.95 A/W,量子效率为56.9%。焦平面的峰值探测率在153 K达到峰值,约为1.111011 cmHz1/2/W,响应非均匀性为5.28%。     

短波红外InGaAs线性焦平面数字化输出研究

一种适用于短波红外铟镓砷线性焦平面的数字化输出研究。针对实验室自主研制出的短波红外256×1铟镓砷焦平面,结合SAR ADC的基本原理,以高分辨率、低功耗、小面积为设计原则,设计一款逐次逼近（SAR）模数转换器。ADC采用0.18μm CMOS工艺流片,采用3.3V电压供电,采样率235KS/s,功耗460μW,信噪比66.6dB。将ADC芯片与256×1铟镓砷焦平面在变积分时间条件下进行耦合测试。结果表明ADC芯片可以满足短波红外线列256×1铟镓砷焦平面的应用需求。     

InGaAs红外焦平面

本文概括了国内外InGaAs红外焦平面的研究现状、发展趋势和基本性质。介绍了几种InGaAs红外焦平面的结构和工作原理,及其在军用、民用和空间遥感领域的应用前景。对InGaAs焦平面的研究和开发将具有非常重要的意义。     

延伸波长InGaAs焦平面用低失调电压输入级电路研究

截止波长为2.5 μm的延伸波长InGaAs探测器在航天航空遥感等领域有着重要应用.由于晶格失配,相同温度下它的暗电流比截止波长为1.7 μm的常规InGaAs探测器高2～3个数量级.从焦平面的耦合接口出发,研究了一种新型的Autozero输入级电路,通过大幅降低输入失调电压来减小耦合接口处延伸波长InGaAs器件的偏置电压和暗电流.在CTIA采样反馈回路中设计了一种双电源电压工作的反相器,通过消除开关管两端电压差抑制了非理想开关漏电对采样失调电压的影响.分析了输入端采样电容和失调电压的关系,优化设计后仿真实现了16.5 μV的低失调电压.     

64×64 InGaAs/InP三维成像激光焦平面探测器

针对900~1 700 nm波长无扫描激光三维成像雷达的需求,研制了一种规模为6464的线性模式雪崩焦平面阵列（LM-APD-FPA）,它由InGaAs/InP雪崩光电二极管阵列与CMOS专用读出电路（ASIC）组成。该器件采用飞行时间（TOF）测距的方式工作,APD光敏芯片将脉冲激光信号转化成脉冲光电流,读出电路对其进行放大、阈值比较后实现激光探测并在每个单元获取光脉冲的飞行时间,将其转化成二进制编码信号后串行输出。测试结果表明,6464 LM-APD-FPA有效像元最小可探测光功率值约为400 nW,时间分辨率为1 ns。用该探测器在激光雷达系统上实现了无扫描单脉冲激光三维成像,表明了线性模式激光焦平面探测器可用于激光三维成像领域。     

非制冷红外焦平面探测器噪声的频域分析

传统3D 噪声模型将噪声分解为8个部分,使复杂的噪声现象变得容易理解,然而这个模型没有准确的噪声分离方法和物理机理阐述。因此提出一种改进的探测器噪声分离和量化方法：噪声频域分析方法。这种方法将多帧噪声数据在空间和时间上分离为11个部分,并通过仿真实验分析各部分噪声对成像画面影响的强弱顺序,同时指出了每部分噪声的物理机理。噪声频域分析为红外探测器建立了一个完整的噪声模型,对理解红外探测器噪声特性、产生机理,及有针对性地进行噪声处理指明了方向。     

采用InGaAs焦平面列阵的微型双波长摄像机

位于美国新泽西州普林斯顿市的传感器无限公司最近研制出了一种采用InGaAs焦平面列阵的微型双波长摄像机。该摄像机不采用运动部件,重量仅为11盎司,功耗不到1．6W,可在室温下工作。     

256元InGaAs线列红外焦平面及扫描成像

报道了用分子束外延(MBE)方法生长掺杂InGaAs的PIN InP/InGaAs/InP外延材料,通过台面制作、硫化处理、ZnS/聚酰亚胺双层钝化、电极生长等工艺,制备了256元正照射台面InGaAs线列探测器,278K时平均峰值探测率为1.33×1012 cmHz1/2W-1.测试了不同钝化方式探测器典型Ⅰ-Ⅴ曲线和探测率,硫化可以减小探测器暗电流,ZnS/聚酰亚胺双层钝化效果最好.并对ZnS/聚酰亚胺双层钝化InGaAs探测器进行了电子辐照研究.256元InGaAs探测器阵列与两个CTIA结构128读出电路互连并封装,在室温时,焦平面响应率不均匀性为19.3%.成功实现了室温扫描成像,图像比较清晰.     

线列红外焦平面中几种相关采样法分析

介绍了相关双采样法（ＣＤＳ）、四δ采样、差分平均法等方法对像元复位噪声（ＫＴＣ）的抑制作用,从理论上分析了这几种方法对输入噪声的影响．将这几种方法用于线列红外焦平面,并对不同方法对噪声改善的程度进行了实验比较．     

光谱成像用红外焦平面读出电路研究

红外焦平面是光谱成像系统的核心器件。讨论了多光谱用红外焦平面读出电路的特点,设计了用于多光谱成像的64×16元红外焦平面读出电路。读出电路采用CTIA输入级,快照式曝光方式,边积分边读出工作。电路芯片与InGaAs光敏芯片阵列通过铟柱倒焊的方法,组成混成互连焦平面器件,像元间距50μm,响应波段0.9～1.7μm,盲元率0.2%,半阱时的响应不均匀性4.7%。     

InGaAs短波红外探测器研究进展

InxGa1 -xAs材料属于Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体合金材料,随In组分含量的不同,其光谱响应的截止波长可在0.87～3.5 μm范围内变化,并具有高量子效率,加之成熟的MBE和MOVCD材料生长方式,很容易获得大面积高质量的外延材料,InGaAs材料因此成为一种重要的短波红外探测材料.InGaAs探测器可以在室温或近室温下工作,且具有较高的灵敏度和探测率,是小型化、低成本和高可靠性的短波红外探测系统的最佳选择,因此InGaAs短波红外探测器获得了飞速的发展和广泛的应用.同时对国内外InGaAs焦平面探测器发展状况和趋势进行了介绍.     

新颖的Si_(1-x)Ge_x/Si异质结内光电发射长波红外探测器和焦平面阵列的发展

本文主要介绍新颖的Si_(1-x)Ge_x/Si异质结内光电发射长波红外探测器和焦平面阵列的现状、典型结构、性能参数及制备技术.     

延伸波长InGaAs探测器封装用二级热电制冷器性能研究

真空封装技术是延伸波长InGaAs探测器的主要封装方法之一,热电制冷器可为延伸波长InGaAs探测器焦平面提供低温环境。测试了基于真空封装技术无热负载条件下二级热电制冷器的性能,研究了二级热电制冷器在不同输入电流(功率)时冷、热端温差与热负载的关系,测试了二级热电制冷器在低温工况下的制冷性能以及二级热电制冷器处于不工作状态时的表观热导率。结果表明,热沉温度为274 K时,冷端可以达到221.4 K并实现77.5 K的冷、热端温差;当输入电流一定时,随着热负载的增加,冷、热端温差呈线性趋势减小,且斜率随着输入电流增大而增大;二级热电制冷器冷、热端温差在较高温度时更大,即制冷性能更好;当温度分别为233.1 K 和249.8 K时,表观热导率分别为11.30 W/(m·K)和8.29 W/(m·K)。     

用于毫米波焦面阵成像的小F数透镜焦区矢量衍射场分析

采用射线追迹法和Stratton-Chu衍射积分公式研究透镜像空间的矢量衍射场，说明了决定衍射场分布样式的口径场相位分布的确定方法，对双曲面透镜给出了不同入射倾角时的焦区场功率分布，计算结果与实验吻合，并考察了焦区场的矢量特性，计算与实验在毫米波频段完成。