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.     

碲镉汞器件光敏元电容测试与分析

报道了液氮温度下对HgCdTe器件进行电容测试的方法。标定了仪器寄生电容以及杜瓦寄生电容,并利用该测试结果计算得到PN结区附近的载流子浓度和相应的深度等数据。对比了碲镉汞常规PN结器件与雪崩光电二极管(APD)器件的耗尽层宽度以及N区载流子浓度。     

Ge量级大满阱容量脉冲频率调制电路设计

本文对一种提高红外焦平面读出电路满阱电荷容量的方法进行了研究。采用了基于脉冲频率调制结构的单元电路,与传统电路相比满阱电荷容量提高了1～2个量级。本文对该像元的电路结构、工作原理与信号误差进行了分析。单元电路前端的调制器将光电流信号调制成一系列固定频率的脉冲信号,计数器记录脉冲个数,脉冲个数与输入的光电流信号成正比,通过脉冲个数来表征光电流的信号量。使用0.35?m 2P4M工艺进行了电路设计与验证。通过测试结果表明,最大电荷容量达到了3.5Ge,每个电荷包的电荷量为5.46 ke,该方法的电荷容量提高了2个量级。     

一种用于台面探测器的新型电极结构

提出一种用于台面探测器的新型电极结构.该结构通过在台面底部两次制备电极而获得接力电极.同传统的引出电极结构相比,这种接力电极结构不仅简化了从台面底部引出电极的工艺,而且能够增加台面顶部空间从而更有利于其它工艺的进行以及工艺集成.在200 W超声处理5分钟后,接力电极的高度和形貌都未发生变化.从倒焊互连的剖面SEM照片可以看出台面底部的接力电极是个整体,并且该接力电极结构完全可以应用在台面探测器中.     

12.5 μm长线列碲镉汞焦平面杜瓦组件

256×2碲镉汞焦平面模块由2个256×1元芯片和2个光伏信号硅读出电路模块平行对称组成,并分别与2个不同波段的微型滤光片以架桥式结构直接耦合后封装在全金属微型杜瓦内,形成了长波256×2长线列碲镉汞红外探测器件组件。基本解决了256×2焦平面杜瓦组件的关键技术,即高精度的组装技术、器件在冷平台上的热失配设计技术和高可靠性封装技术。对抑制杂散光、降低背景辐射、提高组件的可靠性等方面采取了一系列措施,使研制的碲镉汞焦平面器件获得了良好的性能,并进行了一系列空间适应性实验,实验前后的组件性能未发生明显变化,满足工程化应用的要求。     

77 K下碲镉汞APD探测器的高精度时间数字转换电路

碲镉汞雪崩光电二极管(HgCdTe APD)是目前红外焦平面技术前沿研究之一,低温下高精度时间标记读出电路是APD焦平面的基础,直接影响到APD红外焦平面性能.时间数字转换电路(TDC)是实现高精度时间标记的方法之一.基于对低温下金属-氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Fie...     

一种红外焦平面片上模数转换电路的设计

文章介绍了一种基于一阶Sigma-Delta（∑-△）过采样算法的红外焦平面片上模数转换电路的设计。片上模数转换电路是红外焦平面CMOS数字读出电路芯片的关键，需要综合考虑芯片的功耗、面积和速度要求来选择实现算法。文中首先回顾了红外焦平面片上模数转换电路的研究发展，然后阐述了一阶∑-△过采样ADC算法的原理，详细分析了实现算法的一种调制器电路结构和数字抽取滤波器结构，最后给出了一阶∑-△过采样ADC电路的仿真结果，显示精度10位，调制器模拟电路功耗约为15μw，并进行了误差分析。     

32×32甚长波红外HgCdTe焦平面器件

甚长波红外波段富含大气湿度、CO2含量及云层结构和温度轮廓等大量信息,是大气遥感的重要组成部分。设计了一种3232甚长波红外焦平面阵列,采用在ZnCdTe衬底上液相外延生长的As掺杂p型材料上进行B+离子注入形成光敏元,通过铟柱倒焊技术和带有改进型背景抑制结构的读出电路互联,制成截止波长达到14 m的焦平面器件。该红外焦平面器件像元面积为60 m60 m,工作温度在50 K温度下。测试结果显示:读出电路性能良好,焦平面黑体响应率达到1。35107V/W,峰值探测率为2。571010 cmHz1/2/W,响应率非均匀性约为45%,盲元率小于12%。     

HgCdTe分子束外延In原子的掺杂特性

报道了用 MBE方法生长掺 In N型 Hg Cd Te材料的研究结果。发现 In作为 N型施主在 Hg Cd Te中的电学激活率接近 1 0 0 % ,其施主电离激活能至少小于 0 .6me V。确认了在制备红外焦平面探测器时有必要将掺杂浓度控制在约 3× 1 0 1 5cm- 3水平。比较了高温退火前后 In在 Hg Cd Te中的扩散行为 ,得出在 40 0°C温度下 In的扩散系数约为 1 0 - 1 4cm2 / sec,确认了 In原子作为 Hg Cd Te材料的 N型掺杂剂的可用性和有效性