非致冷红外焦平面阵列研究进展

主要介绍了在室温下工作的红外焦平面的研究进展。非致冷红外焦平面阵列的研制主要分为两大类，即热释电焦平面阵列以及测辐射热红外焦平面阵列。文中较为详细地介绍这两种探测器的材料及结构，并给出国外对这两种探测器结构研究的最新发展趋势     

非致冷红外焦平面阵列研究进展

主要介绍了在室温下工作的红外焦平面的研究进展，非致冷红外焦平面阵列的研制主要分两大类，即热释电焦平面阵列以是辐射热红外焦平面阵列，文中较为详细地介绍这两种探测器的材料及结构，并给出国外对这两咎探测器结构研究的最新发展趋势。     

折反式远红外光学系统设计

针对红外搜索与跟踪系统在现代战争中体现出的优势和重要性,提出了一种折反式红外光学系统设计方法.在折反系统中,用同一种红外材料实现了像差特别是二级光谱的校正.该设计结果满足设定要求,可用于机载红外搜索与跟踪系统,并适用于像元尺寸为25μm的非致冷焦平面阵列探测器.     

红外热成像系统的采集与驱动电路设计

高精度采集电路是构成高精度红外热像仪的重要组成部分.在简单介绍红外热成像系统基本原理的基础上,给出了用法国ULIS公司的384×288元非致冷红外焦平面阵列探测器设计的红外成像系统的硬件构成.该系统采用CPLD复杂可编程逻辑器件作为采集与驱动时序电路的核心控制芯片,以VSP2566作为采集芯片,把探测器输出的模拟信号转...     

化学镀镍在红外焦平面制作中的应用

在非致冷红外焦平面制作过程中引入化学镀镍实现光敏元阵列与读出电路的互连.该方法具有选择沉积、不需要外部电源的优点.在32×32非致冷红外焦平面阵列器件的制作中采用化学镀镍方法可实现超过85%互连成功率.测试结果表明:该方法被证实为一种实现焦平面和读出电路互连的简单、可靠的方法.     

混合式非致冷红外焦平面列阵发展状况

将热释电探测器与硅多传输器用铟柱互连，即可实现混合式非致冷红外焦平面阵列。文章主要介绍混合式非致冷红外焦平面阵列的典型结构及其发展状况。     

非致冷红外焦平面阵列读出电路的噪声抑制

读出电路(ROIC)是非致冷红外焦平面阵列器件(UIRFPA)的关键组成部分之一。RO-IC性能的好坏直接影响到UIRFPA的性能,非致冷红外焦平面阵列读出电路的噪声抑制也是一个研究的热点。文章探讨了非致冷红外焦平面阵列读出电路的噪声及抑制方法。仿真实验结果表明,该方法具有一定的先进性。     

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.     

非致冷微测辐射热探测器的最新研制状况

为了满足广泛的热成像应用的需要,人们正在研制非致冷型红外焦平面列阵.消防、日常维修、生产过程的控制和温度记录只是热成像技术在工业上的一小部分应用,它们都将得益于非致冷型红外探测器。因此,人们已研究出一种像元间距为35μm的非致冷型红外探测器工艺,利用这种工艺可以生产高性能的160×120元和384×288元列阵,除此之外,为了满足生产流程控制和更为精确的炉温控制等工业应用的要求,一种像元间距为45μm的320×240元非致冷型宽带探测器也已研制成功。法国ULIS公司的非晶硅工艺技术很适合用来大量生产低成本的探测器,本文先简单介绍微测辐射热计工艺技术的背景,然后对像元间距为35μm的探测器以及像元间距为45μm的320×240元宽带红外焦平面列阵进行表征。     

UFPA探测单元的热学分析

用有限元方法对非致冷红外焦平面阵列(UFPA)的探测单元进行了有限元热分析,分析结果表明,微桥的结构可以显著地影响探测单元的热学性能,而且还得到了钛酸锶钡(BST)薄膜与红外辐射强度之间的线性关系、热饱和时间以及降温过程。利用得到的结果对探测单元尺寸进行了优化,制备出介电量热型UFPA探测单元,并分析了输出信号比期望值小的原因。     

室温微测辐射热计太赫兹探测阵列技术研究进展(特邀)

在室温太赫兹探测技术领域中,热敏微桥结构的太赫兹探测器具有探测波段宽、阵列规模大、集成度高、实时成像等显著特点。文中对室温太赫兹探测技术、基于热敏材料的太赫兹探测技术国内外发展现状进行了综述,分析了基于氧化钒薄膜微桥结构的非制冷长波红外焦平面探测技术,存在着太赫兹波低吸收探测性能弱的不足,针对太赫兹波探测进行优化设计,同时介绍了电子科技大学在太赫兹探测阵列吸收结构方面的部分研究工作。     

红外系统微扫描技术研究

介绍了微扫描技术及其给红外焦平面阵列(FPA)成像带来的好处,分析了微扫描红外焦平面阵列成像方案的特点,比较了各种微扫描成像方案的优势及不足,指出了红外焦平面阵列微扫描成像工程化的可行方案和研究方向。设计了一种采用非制冷氧化钒384pixel×288pixel焦平面探测器的长波红外微扫描光学系统。其工作波长范围为8～14μm,F数为1,焦距为150mm。利用光学设计软件CodeⅤ进行了仿真计算,对其像质进行了评价,并给出了微扫描系统的配置方案。     

非制冷焦平面热像仪温度控制设计

在分析法国ULIS公司生产的320×240长波红外非制冷微测辐射热计焦平面阵列探测器UL01011技术参数的基础上,论述了微测辐射热计非制冷红外焦平面热像仪温度控制的必要性,指出了温度控制设计的实质。并讨论了单片机、线性模式单芯片热电制冷器控制器和开关模式单芯片热电制冷器控制器温控方案的优缺点。提出了使用AD公司生产的全新单芯片热电制冷器控制器ADN8830的温控设计方案,以该芯片为核心设计出适合320×240长波红外非制冷微测辐射热计焦平面阵列探测器UL01011的温度控制电路,该电路能够把焦平面阵列温度变化控制在30±0.01℃范围内,使探测器工作在最佳温度。该方案功耗低、效率高、体积小,是一种较好的温控设计方案。     

一种二极管型红外热探测器热学参数的电学等效测 试方法

红外热探测器的热学参数包括热容、热导、热响应时间,反应了结构信息和器件性能。精确有效地获得这些参数,对探测器的结构优化与性能评估具有指导意义。二极管型红外热探测器是红外热探测器的主要类型之一。基于二极管型红外热探测器的自热效应,提出了一种热学参数的电学等效测试方法,具有测量精度高且实现简单的特点。并对自制的一款二极管型红外焦平面阵列像元进行了测试,测试结果与理论分析相符,验证了方法的可行性。     

一种高性能氧化钒热敏薄膜的制备和应用

报道一种制备高性能氧化钒热敏薄膜的方法和其应用。采用反应磁控溅射薄膜沉积技术，通过改变氧化钒热敏薄膜沉积时溅射功率，从而调整钒原子在溅射出来之后接触到基片表面时的沉积速率，同时通过对设备进行改造升级，即在钒溅射腔腔外增加一个控制电源来精确控制溅射电压及氧气分压等参数来精确控制反应过程中电流密度，优化了氧化钒薄膜的制备工艺，制备出方块电阻为500 kΩ/□，电阻温度系数（TCR）为?2.7% K?1的氧化钒薄膜。实验测试结果表明，利用高性能氧化钒热敏薄膜制作的非制冷红外焦平面探测器，其噪声等效温差（NETD）降低30%，噪声降低28%，显著提升了非制冷焦平面探测器的综合性能。     

一种与CMOS工艺兼容的热电堆红外探测器

报道了一种与CMOS工艺兼容的微机械热电堆红外探测器。提出了具有一对热电偶的两层悬浮结构,其占空因子达到80%以上,并采用P/N多晶硅作为热电偶材料,黑硅作为吸收层材料。给出了器件的工作原理,对性能优化与制作的工艺流程进行了分析,结合所选材料的基本参数,得到了优化后的结构尺寸。通过理论计算,可以获得响应率大于1000 V/W,探测率大于1×108cmHz1/2W-1,时间常数小于40ms,噪声等效温差小于30mK的性能优良的热电堆红外探测器。该器件的吸收层位于结构中的顶层,金属布线位于底层,便于与后续电路集成。单元大小为25 m×25 m,有利于制作非制冷红外焦平面阵列。     

InGaAs单光子雪崩焦平面研究进展（特邀）

雪崩光电二极管（APD）是一种高灵敏度光电器件。按照工作电压的不同可分为线性APD和盖革APD。其中,盖革APD的工作电压高于击穿电压,利用半导体材料内部载流子的高雪崩增益可实现单光子级信号探测,也被称为单光子雪崩光电二极管（SPAD）。InGaAs材料SPAD在0.9~1.7 μm光谱范围内有高量子效率,是1.06、1.55 μm主动激光探测的理想探测器。通过将高效率InGaAs SPAD阵列芯片与CMOS计时/计数读出电路芯片集成封装,制备的雪崩焦平面探测器可对光子信号进行时间量化,在三维激光雷达、远距离激光通信、稀疏光子探测等领域有广泛应用。介绍了InGaAs单光子雪崩焦平面的器件结构及基本原理,在此基础上回顾了国内外雪崩焦平面技术的研究进展,并对未来发展方向进行了展望。     

基于AVR的非致冷探测器温控系统的设计

非致冷焦平面热成像系统由于自身的众多优点,在诸多军事和民用领域都具有广泛的应用.作为当前红外成像领域的研究热点,非致冷焦平面的工作温度特性在很大程度上决定了非致冷探测器的成像质量.为了满足快速、稳定和数字化的系统要求,采用AVR单片机对非致冷探测器的温度系统进行控制,通过调节单片机内部比例积分校正网络参数,提高了非致冷...