9μm截止波长128×128 AlGaAs/GaAs量子阱红外焦平面探测器阵列

报道了128×128 AlGaAs/GaAs量子阱红外焦平面探测器阵列的设计和制作.采用金属有机化学气相淀积外延技术生长外延材料,并在GaAs集成电路工艺线上完成工艺制作.为得到器件参数,设计制作了台面尺寸为300μm×300μm的大面积测试器件;77K下2V偏压时暗电流密度为1.5×10-3A/cm2;80K工作温度下,器件峰值响应波长为8.4μm,截止波长为9μm,黑体探测率DB 为3.95×108(cm·Hz1/2)/W.将128×128元 AlGaAs/GaAs量子阱红外焦平面探测器阵列芯片与相关CMOS读出电路芯片倒装焊互连,在80K工作温度下实现了室温环境目标的红外热成像,盲元率小于1%.     

9μm截止波长128×128 AlGaAs/GaAs量子阱红外焦平面探测器阵列

报道了128×128 AlGaAs/GaAs量子阱红外焦平面探测器阵列的设计和制作.采用金属有机化学气相淀积外延技术生长外延材料,并在GaAs集成电路工艺线上完成工艺制作.为得到器件参数,设计制作了台面尺寸为300μm×300μm的大面积测试器件;77K下2V偏压时暗电流密度为1.5×10-3A/cm2;80K工作温度下,器件峰值响应波长为8.4μm,截止波长为9μm,黑体探测率DB 为3.95×108(cm·Hz1/2)/W.将128×128元 AlGaAs/GaAs量子阱红外焦平面探测器阵列芯片与相关CMOS读出电路芯片倒装焊互连,在80K工作温度下实现了室温环境目标的红外热成像,盲元率小于1%.     

128x128元InAs/GaSb II类超晶格红外焦平面探测器

报道了128×128元InAs/GaSb Ⅱ类超晶格红外焦平面阵列探测器的研究成果.实验采用分子束外延技术在GaSb衬底上生长超晶格材料.红外吸收区结构为13 ML(InAs)/9 ML(GaSb),器件采用PIN结构,焦平面阵列光敏元大小为40μm×40μm.通过台面形成、侧边钝化和金属电极生长,以及与读出电路互连等工艺,得到了128×128面阵长波焦平面探测器.在77 K时测试,器件的100%截止波长为8μm,峰值探测率6.0×109cmHz1/2W-1.经红外焦平面成像测试,探测器可得到较为清晰的成像.     

128×128元InAs/GaSb Ⅱ类超晶格红外焦平面探测器

报道了128×128元InAs/GaSb Ⅱ类超晶格红外焦平面阵列探测器的研究成果.实验采用分子束外延技术在GaSb衬底上生长超晶格材料.红外吸收区结构为13 ML(InAs)/9 ML(GaSb),器件采用PIN结构,焦平面阵列光敏元大小为40 μm×40μm.通过台面形成、侧边钝化和金属电极生长,以及与读出电路互连等工艺,得到了128×128面阵长波焦平面探测器.在77 K时测试,器件的100％截止波长为8μm,峰值探测率6.0×109 cmHz1/2 W-1.经红外焦平面成像测试,探测器可得到较为清晰的成像.     

128×128三电极中/长波双色量子阱红外探测器

量子阱红外探测器(QWIP)阵列具有重要的实用意义。国外的研究已经相当成熟,但是在国内,量子阱红外探测器阵列的研究水平还较低,尤其是对于双色量子阱红外探测器阵列的研究更是刚刚起步。文中使用GaAs/AlGaAs、InGaAs/AlGaAs应变量子阱和三端电极引出的器件结构研制出128×128中/长波双色量子阱红外探测器阵列。该结构实现了同像元同时引出双色信号。器件像元中心距为40μm,像元有效面积为36μm×36μm。探测器芯片与读出电路互连并完成微杜瓦封装。在65 K条件下测试,峰值波长为:中波5.37μm,长波8.63μm,器件的平均峰值探测率为:中波4.75×109cmHz1/2W-1,长波3.27×109cmHz1/2W-1。并进行了双波段的红外演示成像。     

128×128短波/中波双色红外焦平面探测器

首次在国内报道了128×128面阵短波/中波(SW/MW)双色碲镉汞(HgCdTe)红外焦平面探测器(infraredfocal plane arrays,IRFPAs)的研究成果.基于由采用分子束外延(MBE)和原位掺杂技术生长的p-p-P-N型碲镉汞(Hg1-xCdxTe)多层异质结材料,通过B+注入、台面腐蚀、台面侧向钝化和爬坡金属化,以及双色探测芯片与读出电路(Readout Integrated Circuit,ROIC)混成互连等工艺,得到了128×128面阵双色焦平面探测器.通过湿化学腐蚀方法的优化,将光敏元尺寸为(50×50)μm2的双色微台面探测器的占空比提高了一倍.该面阵双色红外焦平面探测器具有较好的均匀性和正常的光电特性.在液氮温度下,二个波段的光电二极管截止波长λc分别为2.7μm和4.9μm,对应的峰值探测率Dλ*p分别为1.42×1011cmHz1/2/W和2.15×1011cmHz1/2/W.     

基于MATLAB红外双波段成像探测器性能仿真

红外双波段成像探测器能接收目标和干扰源在两个波段上的辐射能量.从普朗克黑体辐射定律出发,根据MATLAB软件模拟出的目标和干扰源的辐射特性来选择SW/MW两个红外波段.首先利用仿真程序计算InSb面阵探测器对于点黑体和面黑体的响应结果,由计算结果和测试结果较好的一致性,说明设计的MATLAB仿真程序具有实用性.再从实际研制的HgCdTe 128×128叠层式双波段器件结构考虑,通过一定的变换,利用仿真程序对HgCdTe SW/MW双波段成像探测器进行参数性能仿真,达到利用成像及双色比来区分目标和干扰的目的.     

微桥电阻的辐射特性研究

随着微机械加工技术的发展,电阻阵列成为一种最具发展潜力的动态红外景象产生器。在半实物（HWIL）仿真系统中,它被用来对红外摄像机、导弹寻的器以及各种红外探测系统的实时性能进行测试和评估。电阻阵列采用电阻元作为其微辐射元,当电流流过时。电阻元产生热量进而产生红外辐射。通过控制流过每个电阻元的电流就可以控制电阻的温度,从而达到显示红外图像的目的。介绍了利用表面微机械加工技术研制的电阻阵列基本组成单元——微桥电阻的辐射特性．主要包括：微桥电阻介质膜红外光谱辐射率、等效黑体辐射温度以及温度分辨率等,并通过分析得出该微桥电阻具有低功耗、高等效黑体辐射温度的特点。能够满足中波和长波红外目标模拟的需要。     

9μm Cutoff 128×128 AlGaAs/GaAs Quantum Well Infrared Photodetector Focal Plane Arrays

报道了128×128 AlGaAs/GaAs量子阱红外焦平面探测器阵列的设计和制作. 采用金属有机化学气相淀积外延技术生长外延材料，并在GaAs集成电路工艺线上完成工艺制作. 为得到器件参数，设计制作了台面尺寸为300μm×300μm的大面积测试器件；77K下2V偏压时暗电流密度为1.5E-3A/cm2; 80K工作温度下，器件峰值响应波长为8.4μm，截止波长为9μm，黑体探测率DB为3.95E8 (cm·Hz1/2) /W. 将128×128元 AlGaAs/GaAs量子阱红外焦平面探测器阵列芯片与相关CMOS读出电路芯片倒装焊互连，在80K工作温度下实现了室温环境目标的红外热成像，盲元率小于1%.     

室温InAsSb长波红外探测器的研制

用熔体外延法(ME)生长出厚度达到100μm的InAsSb外延层,截止波长进入8～12μm波段。测量结果表明,InAsSb材料具有良好的单晶取向和结晶质量,位错密度达到104cm-2量级。室温下,霍尔测量得到的载流子浓度为1～3×1016cm-3,电子迁移率大于5×104cm2/Vs。用此材料制得了2～9μm波段的高灵敏度In-AsSb室温红外探测器。该探测器为浸没型光导元件,安装了镀有SiO或ZnS增透膜的单晶Si光学透镜。在黑体温度为500K、黑体调制频率为800 Hz和外加偏置电流为10 mA的测试条件下,测得293K下该探测器的最高黑体响应度达到168V/W,黑体探测率为2～6×108cm·Hz1/2·W-1,峰值探测率大于1×109cm·Hz1/2·W-1。     

热释电薄膜单片式UFPA器件微桥单元结构研究

采用RF溅射制备出Ba_(0.65)Sr_(0.35)TiO_3薄膜,剥离法制备出UFPA器件单元所需的图形化金属电极,TMAH溶液进行体硅腐蚀,并且使用保护胶和独特的夹具保护硅片正面免受腐蚀液的腐蚀.总结了一套制作微桥的简便可行的工艺流程,并最终在厚度为300μm的硅基片上成功的制备了厚度小于3 μm的面积为100 μm×100 μm的微桥单元结构.该微桥单元可以满足制备热释电薄膜单片式UFPA器件的要求.     

一种微型Pt温度传感器及其读出电路的研究

基于电阻温度系数(TCR)原理及微机电系统技术,设计并制作了一种用于微型聚合酶链式反应(PCR)芯片的Pt温度传感器及其读出电路。利用溅射和剥离技术将厚度为100 nm的弯曲条形Pt传感器制作在硅衬底上。其长度和宽度分别为2 030μm和10μm。设计了基于四线法温度测量的读出电路,该电路主要包括一个恒流源电路和一个电压放大电路。测试结果表明,该传感器的电阻温度系数为1.48×10-3℃-1,其电阻变化随着温度的变化具有良好的线性度,当温度在27～100℃变化时,电阻范围在653.5～716.5Ω变化。在接出一个8位的模数转换器以后,整个传感器和读出电路能确保一个精度为0.2℃的温度控制,满足一般PCR测量需要。     

不受温度影响的电流源

为了改进电流源电路的温度特性,提出了一种对温度不敏感的高精度电流源的实现方案。与现有的电路相比．本电路并没有改变原来的主电路结构．而仅仅在参考电流源中增加了一个小电阻。它在零下50℃到150℃的大范围内的温度效应被限制在1％-2％。该电阻在芯片上是利用闲置区域布线的,因此并不会增加集成电路的制造成本。另外．该电阻是连接在恒流源中,不会增加芯片的功耗。     

用于功率放大器的随温度可调负压偏置电路

设计了一种应用于GaN功率放大器栅极调制的随温度可调负压偏置电路。电路由电压基准模块、温度传感器模块、比较器阵列以及误差放大器及其对应的功率管与反馈电阻等组成,通过基准电压与温度传感器输出电压的比较,输出数字控制信号到反馈电阻中的可变电阻模块,改变可变电阻阻值进而改变电路输出电压,实现芯片电压随温度可调。电路结构简单、易于实现、应用方便,同时电路中引入了修调电阻结构,极大提高了基准输出精度。电路芯片面积为1.10 mm×0.64 mm,采用0.5μm CMOS工艺进行了流片并完成了后期测试验证。结果表明,芯片可实现输出电压的随温度可调,有效解决了GaN功率放大器在相同的栅极偏置电压下输出功率随温度升高而减小的问题。     

一种基于BCD工艺的宽压-宽温电流基准电路

设计了一种基于BCD工艺的宽压-宽温电流基准电路。利用片上多晶硅电阻的温度系数受工艺影响较小的特点,选定其为基准电流定义单元。分析片上电阻温度特性,并设计与其温度系数相等的参考电压,加载到电阻上,从而实现了温度系数很低的基准电流。分析了高温下三极管寄生元件漏电现象,通过添加补偿管,提高了基准电流在高温下的稳定性。电流基准基于0.35μm BCD工艺设计。仿真结果表明,在6.5~36 V电源电压、-55℃~125℃内,输出电流为250μA,温度系数为9.3×10^-6/℃,受电源变化导致的电流变化量小于62 nA。     

128×128 element PtSi infrared CCD image sensor

A new 128×128 element PtSi Schottky barrier infrared image sensor with ITCCD readout structure and PtSi thin film optical cavity detector structure has been fabricated,which has 50μm×50 μm pixels,a fill factor of 40 percent,the nonuniformity of 5% or less and the dynamic range of over or equal to 50 dB.The noise equivalent temperature difference is 0.2 K with f/1.0 optics at 300 K background. In this paper,the principle of operation,design consideration and fabrication technology for the device are described.     

直接变频接收机直流失调消除技术

基于传统的负反馈结构,提出一种改进的直流失调消除技术。分别采用密勒效应和线性区工作的MOS管,实现等效大电容和大电阻。采用此方法的失调消除技术易于实现片内集成。同时,使用补偿电路减小直流失调消除环路中高通截止频率随温度和工艺的变化。设计的电路高通截止频率为500Hz,芯片尺寸为740μm×780μm。     

AlGaAs/GaAs quantum well infrared photodetector focal plane array based on MOCVD technology

128 × 128, 128 × 160 and 256 × 256 AlGaAs/ GaAs quantum well infrared photodetector (QWIP) focal plane arrays (FPA) as well as a large area test device are designed and fabricated. The device with n-doped back-illuminated AIGaAs/GaAs quantum structure is achieved by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) epitaxial growth and GaAs integrated circuit processing technology. The test device is valued by its dark current performance and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) spectra at 77 K. Cut off wavelengths of 9 and 10.9 μm are realized by using different epitaxial structures. The blackbody detectivity DB* is as high as 2.6 × 109 cm· Hz1/2·W-1. The 128 × 128 FPA is flip-chip bonded on a CMOS readout integrated circuit with indium (In) bumps. The infrared thermal images of some targets under room temperature background have been successfully demonstrated at 80 K operating temperature. In addition, the methods to further improve the image quality are discussed.     

双波段比色精确测温技术

非接触红外辐射测温具有响应速度快、准确、便捷等优势。为实现中低温(50~400℃)物体温度的精确测量,根据双波段比色测温原理,搭建了双波段比色测温试验系统。首先对试验系统所用的试验器件进行精确标定,得到拟合曲线,用多种插值算法对曲线进行校正。然后,用设定温度的面源黑体作为试验目标来进行试验温度数据采集。实验结果表明:搭建的双波段试验系统不需要知道目标发射率,也能较为精确地得到中低温物体的真实温度。当系统标定置信度为0.95 时,物体的标准偏差在3℃以内。验证了搭建测温系统的正确性,实验装置的搭建对中低温物体真实温度的精确测量具有重要的研究意义。