锑化铟红外焦平面器件信号分层问题研究

锑化铟红外焦平面器件在杜瓦测试中常常会出现信号分层问题,由此影响器件制造的成品率。通过对器件杜瓦测试电平图、管芯电流电压测试结果及衬底掺杂浓度进行研究,找到了导致探测器信号分层的原因。进一步的理论分析表明,锑化铟衬底上局部的高浓度掺杂区域会对器件性能造成影响。基于此研究,在芯片的制备过程中可采取相应的措施,最大限度地避免后道工序中的无效工作,从而提高锑化铟焦平面器件工艺线的流片效率。     

高工作温度中波红外碲镉汞焦平面研究

该文报道了昆明物理研究所高工作温度中波红外碲镉汞焦平面探测器器件的研究情况。通过优化焦平面器件结构参数,采用As离子注入形成p-on-n平面结器件技术,在液相外延生长的高质量原位In掺杂的碲镉汞薄膜上制备了阵列规格为640×512@15μm的中波红外焦平面探测器。利用变温杜瓦测试了焦平面芯片在不同工作温度下的光谱响应、器件暗电流、噪声等效温差、有效像元率以及盲元分布等,测试结果表明器件具备180K以上工作温度的能力。     

锑化铟光伏器件温度特性分析

锑化铟光伏器件一般工作在７７Ｋ。本文介绍采用金属变温杜瓦瓶在不同温度下测试了锑化铟光伏器件的光电特性，其结果显示出锑化铟光伏器件在高于７７Ｋ一段温度范围内也能满足工作需要，因此为锑化铟制冷探测器的设计提供了一定的依据。     

锑化铟光伏器件温度特性分析

锑化铟光伏器件一般工作在７７Ｋ。本文介绍采用金属变温杜瓦瓶在不同温度下测试了锑化铟光伏器件的光电特性，其结果显示出锑化铟光伏器件在高于７７Ｋ一段温度范围内也能满足工作需要，因此为锑化铟制冷探测器的设计提供了一定的依据。     

基于热扩散制备平面PN结InSb红外焦平面芯片

研究了一种基于在锑化铟衬底材料上以热扩散工艺制备平面PN结的红外焦平面阵列(IRFPA)探测器芯片结构及其工艺流程。根据锑化铟材料的特性设计了新的焦平面器件制备流程,选择了等离子增强化学气相淀积(PECVD)淀积的非晶氧化硅(SiO2)、氮氧化硅(SiON)薄膜作为扩散工艺中的掩膜材料。在此基础上制备出了具有较好的I-V特性曲线的焦平面芯片。     

基于硫系玻璃的光学被动式红外无热化镜头设计

研究了一种锑化铟红外焦平面器件盲元分析方法,即无需将器件背面减薄就可进行盲元测试与分析。用该封装装配方式将器件倒置,实现从芯片正面吸收光的照射。在完成互连、灌胶以及每一步磨抛工艺步骤后,都可以进行测试和分析。结果表明,该方法能够有效地分析和定位每步工序过程中产生的盲元情况,解决了现有技术手段中对红外焦平面器件因产生盲元导致像元失效无法准确定位出现在哪步工艺的问题。     

锑化铟红外焦平面器件钝化前脱水工艺研究

设计了一种专门用于锑化铟红外探测器器件工艺中钝化前的脱水处理工艺技术,包含脱水、干燥和表面处理等一系列的工艺步骤,可作为基于锑化铟材料的焦平面红外探测器器件中钝化前的标准化处理工艺,针对脱水工艺设计中遇到的问题对操作方式进行了重新设计和改进,避免了工艺引入杂质和离子对器件性能造成影响, 改进后的工艺在脱水处理后 采用高温烘干与吹扫相结合的方式对芯片进行干燥,并加入预处理工艺对脱水后钝化前的芯片进行表面处理,从而使锑化铟材料红外器件工艺适应各种环境湿度的工艺条件。     

稳定和提高InSb红外探测器真空度的研究——锆石墨吸气剂在红外探测器中的应用

前言目前,在锑化铟红外探测器中存在的一个较实出的问题是真空度下降,严重影响探测器的可靠性。在77K温度下工作的锑化铟光敏件,被封装在由宝石片作为信号透过窗口的杜瓦瓶真空夹层的基座上,灌入LN_2(液氮)后基座冷却,以保证工作温度。过去由于杜瓦瓶真空夹层的真空度下降破坏了真空绝热状态,造成窗口出现冰霜现象,致使光敏件无法接收信号而探测器报废。杜瓦瓶结构见图(1)(2)。     

超长线列红外焦平面杜瓦冷链设计

针对采用直线脉管制冷的超长线列红外焦平面器件杜瓦封装的需求, 提出了一种弹性冷链的设计方案。介绍了超长线列焦平面器件及直线脉管制冷机的特点以及对冷链的力学、热学要求, 针对超长线列焦平面杜瓦冷链的设计思路、设计方法进行了研究, 针对某型号脉管制冷机及典型超长线列探测器的尺寸、工作温度等要求, 采用局部弹性冷链方案, 通过有限元仿真工具对冷链进行优化设计, 使其能够满足设计指标要求。根据设计结果制作了冷链及测试杜瓦, 对冷链温差、器件拼接基板温度均匀性及低温形变进行了测试, 并通过振动试验对力学可靠性进行了验证。试验结果证明局部弹性冷链设计方案的正确性和可行性。     

256元锑化铟光伏焦平面探测器

本文从几个方面简要介绍了２５６元锑化铟光伏焦平面探测器的研究情况，并从焦平面的角度讨论了长线列探测器的工艺及设计要求，另外也介绍了信号处理电路的研制情况以及如何完成焦平面的互连及测试工作。最后介绍了器件的测试结果及一些应用情况。     

InSb焦平面探测器高低温循环特性研究

制冷型InSb红外焦平面探测器工作时需降温至低温(80 K),器件在整个生命周期会经受从常温(300 K)到低温(80 K)的上千次高低温循环。针对该型探测器开展了高低温循环特性试验,测试和分析了上千次高低温循环过程中器件光电性能、杜瓦热负载和J-T制冷器特性的变化。试验结果表明,探测器可以经受至少2 000次高低温循环,并且探测率变化的幅度5.5%、响应率变化的幅度4.8%、盲元数未发生增加。研究结果为器件的工艺研发和改进提供了参考。     

红外焦平面探测器快速启动的影响因素分析

随着红外焦平面成像制导的应用越来越广泛,人们对探测器组件的体积、快速启动能力等方面的要求也越来越高。针对这个问题,基于探测器的芯片、杜瓦结构和快速制冷器的设计,对探测器快速启动的影响因素进行了分析,得出了对提高红外焦平面探测器快速启动具有帮助意义的结论。     

超长线列双波段红外焦平面探测器杜瓦封装技术研究

针对拼接型短/中波的超长线列焦平面探测器与直线脉管集成耦合的要求,分析了超长线列焦平面杜瓦封装的难点。通过对超长冷平台的温度均匀性、超长冷平台支撑结构、大体积组件杜瓦低热负载、超长线列杜瓦真空寿命等封装技术进行研究,提出了多点S型冷链结合导热层的三维热输出方法,设计了桥式两基板的超长冷平台支撑结构,解决了超长冷平台高温度均匀性、集成探测器后低应力及焦深控制、超长线列探测器杜瓦组件的环境适应性、低热负载和长真空寿命等关键技术,成功研制超长线列双波段焦平面探测器制冷组件,并通过一系列空间环境适应性试验验证,试验前后组件性能未发生明显变化,满足工程化应用的要求。     

InSb红外焦平面探测器现状与进展

红外焦平面探测器技术是一种通过摄取景物热辐射分布图像,并将其转换为人眼可见图像的技术。近年来红外探测器技术发展迅速,在军事、工业、农业、医学等各领域显示出越来越重要的应用。本文对锑化铟红外焦平面探测器的应用及发展情况进行了分析,并对其发展前景进行了展望。     

集成式杜瓦组件真空寿命评测及影响因素分析

制冷机集成式金属杜瓦组件已广泛应用于256×256以上规模的红外焦平面阵列器件,杜瓦真空寿命成为制约探测器性能的关键指标。本文针此金属杜瓦组件通用结构,用氦漏率检测、静态热负载测试及高温加速实验等多种方法对杜瓦真空寿命进行了评测,并分析了影响杜瓦真空寿命的主要因素,对金属杜瓦研究具有实际意义。分析表明,真空寿命的主要影响因素包括漏气和放气,制造工艺改进可将金属杜瓦漏气控制在设计指标内,金属杜瓦内部放气可通过真空烘烤、安装吸气剂等方法消除,研制的杜瓦组件经验证真空存储寿命超过12年。     

128×128元锑化铟红外焦平面探测器热-应力耦合分析

考虑探测器在热冲击过程中由于传导降温非均匀引起的温度梯度分布,借助ANSYS软件对温度梯度影响下的锑化铟探测器进行热-应力耦合分析。依据热分析结果得到了热冲击下探测器的降温时间曲线,以此为基础进行热-应力耦合分析得到了探测器的应力分布,并以温度、时间为参考量将热冲击过程中InSb芯片上应力最大值变化与传统均匀降温方式下的应力最大值变化进行对比,结果表明器件内部存在温度梯度时,InSb芯片上的应力增加呈现出先快后慢现象,明显不同于均匀降温的线性增加;且应力增加主要集中在热冲击初始0～0.5 s时间段,如此短时间段内应力的急剧增加将严重影响探测器的可靠性。最后对传导降温方式下应力变化可能引起InSb芯片失效的原因进行了初步探讨,这对预测裂纹的发生提供了一定的帮助。     

红外焦平面可靠性封装技术

系统研究了红外焦平面组装、封装及其可靠性技术,解决了组件结构模拟、子模块精确定位、扁平引线设计、低漏率激光焊接、杜瓦内表面气体解吸分析及其解决途径等理论与技术问题,进行了组件可靠性、器件的高能粒子辐照与激光辐照等试验,获得了一批实用化焦平面组件杜瓦和扁平引线,并均已转入工程研制.研究结果表明微型杜瓦的热负载小于250mW,真空保持寿命大于1年半.     

红外焦平面探测器数字读出电路研究

读出电路是红外焦平面探测器组件的重要组成部分,其性能对探测器乃至整个红外成像系统的性能有重大影响。随着硅CMOS工艺的发展,数字化读出电路以及读出电路片上数字信号处理等功能得以实现,能够大幅度提高红外焦平面探测器的性能。以红外焦平面探测器对读出电路的要求入手,分析了读出电路各性能参数对红外焦平面探测器性能的影响,介绍了读出电路的数字化技术及各种实现方式以及数字积分技术。CMOS技术的发展使得数字积分技术在红外焦平面探测器读出电路中得以实现,有效解决了读出电路的电荷存储容量不足的问题,极大地提高了探测器性能。