激光辐照对长波HgCdTe光导探测器电学参数的影响

对长波HgCdTe光导探测器进行了低于其永久损伤阈值的变功率激光辐照 ,测量辐照前后器件的电阻 温度特性 ,用电阻 温度特性研究材料参数的方法对实验结果进行拟合 ,结果表明辐照后HgCdTe探测器件的组分变大 ,并由此计算得到探测器性能突变后 ,器件的电子迁移率与电子浓度均有一定程度减小。认为这可能是由于激光辐照的热效应使N型HgCdTe光导器件的表面及体内均产生的一定的变化所致     

激光辐照对长波HgCdTe光导探测器电学参数的影响

对长波HgCdTe光导探测器进行了低于其永久损伤阈值的变功率激光辐照,测量辐照前后器件的电阻-温度特性,用电阻-温度特性研究材料参数的方法对实验结果进行拟合,结果表明辐照后HgCdTe探测器件的组分变大,并由此计算得到探测器性能突变后,器件的电子迁移率与电子浓度均有一定程度减小.认为这可能是由于激光辐照的热效应使N型HgCdTe光导器件的表面及体内均产生的一定的变化所致.     

表面处理工艺对于N型HgCdTe材料和光导器件的影响

工程应用的HgCdTe光导探测器厚度一般在10μm左右,因此表面对于HgCdTe器件至关重要。报导了采用溴腐蚀和溴抛光两种表面处理工艺对于HgCdTe材料表面的影响,测试了材料的迁移率谱和迁移率变温曲线,将材料制成光导器件后测试了器件的电阻变温曲线,比较了溴腐蚀和溴抛光所得器件电阻变温曲线最大电阻值所对应的温度。上述实验均表明,采用溴腐蚀的材料,表面电子较多,电离杂质散射较为严重,所制得器件性能较差,而采用溴抛光的材料,表面电子较少,以晶格散射为主,所制得器件性能良好。     

激光辐照HgCdTe探测器的温度场数值分析

建立激光辐照下HgCdTe光电导探测器的非稳态物理模型，进行温升计算，得到温度场分布的数值解。分析瞬态温度场分布随时间变化的关系，讨论了激光辐照对探测器性能参数的影响，实践证明，本研究方法简便有效，能够对器件机理的分析提供理论依据。     

波段内激光辐照光电探测器的光热效应实验研究

以1.06μm激光为例,使用PC型HgCdTe探测器,从实验的角度全面给出探测器各种可能的激光响应结果;同时给出响应波段内激光辐照探测器时光、热各自作用及光热综合作用的实验曲线,并结合此结果以清晰直观的图像分析了波段内激光辐照光电探测器时各种响应结果的成因.研究表明:激光辐照过程中,探测器信号响应曲线是光、热综合作用的竞争结果;激光停照后,信号曲线仅反映探测器的热恢复过程;光电导探测器的光响应和热响应随工作温度的变化均存在峰值响应.探测器的工作温度、激光功率密度和辐照时间是影响探测器信号响应曲线行为的关键参数.     

HgCdTe探测器Pt电阻测温分析

研究了PV型HgCdTe探测器在1.319 μm连续激光辐照下的温升效应。根据探测器的分层结构及测温Pt电阻的位置(冷面上)，推断Pt电阻测得的温度并不直接反映HgCdTe芯片的温度，而是比芯片温度低很多。实验测量了Pt电阻的温升，数值模拟了Pt电阻温度随时间的变化以及探测器各层结构的温升情况，理论分析结果与实验结果相一致。     

γ辐照导致中波碲镉汞光伏器件暗电流退化的机理研究

针对红外探测器在空间应用中受到高能粒子辐照后暗电流退化的问题,开展射线对中波碲镉汞（HgCdTe）光伏器件暗电流影响的研究。在室温和77 K温度下,利用60Co-射线对HgCdTe器件进行辐照试验,辐照试验结束后对低温辐照器件进行77 K低温退火和室温退火。通过比较辐照前后和退火后器件的I-V特性、R-V特性和零偏动态电阻R0参数,分析了辐照对HgCdTe器件暗电流的影响机制。试验结果表明:在总剂量为7 Mrad（Si）照条件下,器件暗电流未出现明显的退化;在77 K温度辐照条件下,器件暗电流随着总剂量的增加而增加,且暗电流退化幅度与辐照过程中的偏置有关。研究表明暗电流的退化源于辐照在器件中造成电离损伤,导致器件HgCdTe化层中的界面态和空穴陷阱电荷密度增加。     

CO2激光对HgCdTe焦平面器件热力作用的理论分析

利用有限元分析方法,对CO2连续激光辐照HgCdTe红外焦平面器件的温升效应和热应力效应进行模拟计算,模型的建立加入了In柱对实验的影响.对温度及热应力分布进行分析,结果表明,探测器的温度分布随着激光辐照时间的增加而出现明显的变化.在感光层与In柱阵列的交界面上所产生的热应力对HgCdTe红外焦平面器件造成的损伤有可能先于温升损伤而发生.     

线阵碲镉汞探测器对纳秒脉冲激光的反常响应规律及机理

利用纳秒激光辐照PV型线阵HgCdTe探测器的局部光敏元,获得了该类器件损伤前被辐照和未被辐照像元输出信号随激光能量密度变化的全部响应规律,指出基底信号二阶段响应和光信号六阶段响应的规律特点,同时给出不同响应阶段激光能量密度阈值范围;发现了基底信号整体跃变的零压输出、光响应信号输出凹陷-回升-凸起等反常响应现象;并从探测器读出电路和热生电动势的角度揭示了反常响应现象的产生机理,希望能加强对阵列型HgCdTe探测器光响应特性的深刻认识,为该类器件的技术创新提供启示。     

HgCdTe光导探测器比探测率的特性分析

从信号和噪声两个方面分析了HgCdTe光导探测器自身温度变化对比探测率D*的影响,并在理论层面上对比探测率的表达式进行了推导。理论分析表明:温度变化影响载流子的浓度和寿命,从而影响信号与噪声的大小,降低探测器的温度可使得探测器的比探测率得到一定程度的提高。通过MATLAB仿真,分析了组分和厚度的变化对Hg1-xCdxTe光导器件的截止波长和峰值波长的影响情况,为使HgCdTe光导探测器在工作波段内有较高的探测响应,当探测器工作在某一温度,应选择合适的组分x和厚度d。     

激光辐照对HgCdTe长波光导探测器性能的影响

对HgCdTe长波光导探测器进行了变功率激光辐照,对激光辐照前后的探测器性能进行了测试。结果表明在受到功率高于暂时损伤阈值但低于永久损伤阈值的激光辐照后,探测器性能有较大的下降。     

PC型HgCdTe探测器的记忆效应

通过测量ＰＣ型ＨｇＣｄＴｅ探测器的动态响应，发现在工作温度（７７Ｋ）下，激光辐照后，探测器的电导率产生改变（记忆），电阻变化率提高，这种现象在工作温度下能长期保持。当升温（至室温）后，记忆功能消失。本文对这种现象进行了多方面的实验研究和机理的分析。     

波段外CW CO2激光辐照HgCdTe探测器热效应研究

报道了用波段外连续波CO2 激光辐照HgCdTe探测器 (PC ,PV)时 ,观察到的一些与波段内激光辐照探测器时大不相同的实验现象。研究表明 ,波段内激光辐照探测器时 ,探测器的主要响应机制是光效应 ,而波段外激光辐照探测器时 ,热效应起主要作用     

激光辐照PC型HgCdTe探测器热效应的计算

通过测量ＰＣ型ＨｇＣｄＴｅ探测器电阻与温度的关系及激光辐照下电阻随时间的变化，建立了热模型，计算了三种损伤机制下的激光损伤阈值。     

长波光导HgCdTe探测器的输运特性

测量了长波光导ＨｇＣｄＴｅ线列探测器在１．２～３００Ｋ的电阻率－温度（Ｒ－Ｔ）特性，结果表明：高性能和低性能探测元的Ｒ－Ｔ特性明显不同，前者有与正常ＨｇＣｄＴｅ材料Ｒ－Ｔ关系相似的变化规律，后者则与简并ＨｇＣｄＴｅ材料相似．探测器的性能与最大电阻温度有对应关系     

脉宽及重频对HgCdTe探测器损伤阈值影响分析

为了研究脉宽及重频对HgCdTe探测器损伤阈值影响,采用有限元法对HgCdTe红外探测器进行2维建模,以及激光辐照探测器温度场的仿真,得到了波段内外脉宽从10ns~1000ns的单脉冲激光损伤阈值。由于采用实验测定所有脉宽激光损伤阈值的办法不现实,故通过仿真计算,给出了从ns~μs量级不同激光脉宽的单脉冲探测器损伤阈值公式。结果表明,波段外单脉冲损伤阈值为9MW/cm2~0.9MW/cm2,波段内为150MW/cm2~15MW/cm2,并且探测器单脉冲损伤阈值与激光脉冲宽度呈负指数关系;当采用重频激光辐照探测器时,在相同的重复频率下,因长脉冲激光比窄脉冲宽激的脉冲间隔小,故长脉冲激光辐照时更容易出现温度积累效应,从而出现大面积损伤。这为进一步研究探测器的热应力场热弹性波和激光防护等提供了重要的理论分析依据。     

强激光辐照PC型探测器的动态响应

基于载流子输运和强激光辐照会产生热效应造成探测器的温升,建立了描述光导(PC)型半导体探测器对激光辐照动态响应的动力学模型及非线性耦合方程组。通过进行数值模拟计算,得到了激光辐照PC型半导体探测器的动态响应情况,数值模拟结果与实验结果相吻合。该模型能适用于任何强度的激光辐照,弱激光辐照时结果与传统模型一致,强激光辐照时能描述探测器的信号饱和效应。     

γ辐射对碲镉汞光伏探测器的暂态损伤与永久损伤

利用60Co γ源对碲镉汞光伏探测器进行了辐射损伤研究,通过电流-电压测试方法对器件的辐射效应进行了表征.利用数值微分方法得到器件较大反向偏压下的暗电流与缺陷中心密度的关系更为明显.通过研究辐射停止后器件的暗电流随着时间延长的变化,认为碲镉汞光伏探测器的γ辐射损伤存在暂态损伤和永久损伤.将这一现象进行实际应用,可以延长工作于辐射环境中的红外探测器的使用寿命.     

碲镉汞光子计数型线性雪崩探测器(特邀)

单光子计数技术在弱信号探测和时间测距中具有重大的应用前景。自从20世纪70年代可见光的光子计数系统研发以来,国际上该领域内的研发小组在不断地发展完善光子计数技术,充分放大光子信号,以降低电子设备的读出噪声。电子倍增电荷耦合器件(Electron Multiplying Charge Coupled Devices, EMCCDs)具有更高的量子效率,可替代传统的可见光光子计数系统,但较大的雪崩噪声阻碍了倍增下入射光子数的准确获取。碲镉汞线性雪崩器件(HgCdTe APD)的过剩噪声因子接近1,几乎无过剩噪声;相对于盖革模式的雪崩器件,没有死时间和后脉冲,不需要淬灭电路,具有超高动态范围,光谱响应范围宽且可调,探测效率和误计数率可独立优化,开辟了红外波段光子计数成像的新应用领域,在天文探测、激光雷达、自由空间通信等应用中具有重要价值。美国雷神(Raytheon)公司和DRS技术公司、法国CEA/LETI实验室和Lynred公司、英国Leonardo公司先后实现了碲镉汞线性雪崩探测器的单光子计数。文中总结了欧美国家在碲镉汞光子计数型线性雪崩探测器研究方面的技术路线和研究现状,分析了吸收倍增...