天问一号矿物光谱仪短波红外焦平面制冷组件EI北大核心CSCD

根据“天问一号”火星矿物光谱仪短波红外探测组件小型化、轻量化、低功耗的需求,分析了红外探测器匹配性设计、集成式制冷机杜瓦适应性研制的难点。针对短波红外探测器高灵敏度、低温目标及多光谱探测需求的长积分时间模式的集成封装、抗大量级星器分离冲击等特点,提出了高信噪比探测器总体设计、具有噪声隔离和集成式冷平台结构设计、抗径向冲击的斜支撑结构设计等。解决了短波红外集成组件探测器低温下低热应力、长积分时间下干扰隔离、大量级力学加固、航天应用的高可靠性厚膜电路研制等关键技术。成功研制了短波碲镉汞探测器杜瓦制冷组件,并经过高低温循环、随机振动及机械冲击等严苛的空间环境热学力学适应性试验验证,试验前后组件性能未发生明显变化,满足火星矿物光谱仪工程化应用的要求。     

InGaAs红外探测器低频噪声研究

红外探测器的低频噪声是制约器件能否应用于空间遥感的关键因素之一.本文测试了典型的铟镓砷(InGaAs)红外探测器的低频噪声,测试结果表明器件的Hooge系数αH=2×10-5～7×10-5,噪声拐点较大.讨论了暗电流与器件低频噪声的关系,比较了不同钝化工艺研制的器件的低频噪声,结果表明通过加强表面钝化工艺可有效地降低器件的低频噪声.     

离子束刻蚀碲镉汞的沟槽深宽比改进

高深宽比离子束刻蚀技术是实现碲镉汞红外焦平面探测器的关键工艺技术.国内应用最广泛的双栅考夫曼刻蚀机束散角较大,沟槽深宽比较低.针对Ar离子束刻蚀机,尝试了三种提高深宽比的方法:选择不同的光刻胶做掩模、改变刻蚀角度和使用三栅离子源,并通过扫描电子显微镜(SEM)观察了碲镉汞刻蚀图形的剖面轮廓并计算了深宽比.分析了这些工艺方法对刻蚀图形轮廓的影响,获得了一些有助于获得高深宽比的离子束刻蚀沟槽的实验结果.     

用于低温半导体器件筛选的新型温度循环设备

在某些情况下斯特林制冷机采用间歇式工作方式,以延长卫星在太空中的服务年限,因此由斯特林机致冷的低温半导体器件如HgCdTe中长波红外探测器会经受成千上万次从-173℃以下到常温的温度循环,这个过程可能会造成器件的失效.为了研究器件的失效机理和可靠性,帮助筛选器件,本文介绍了一种自制新型的温度循环实验设备,型号TCE-a.经过数千次温度循环,设备满足器件筛选实验要求.     

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.     

p-GaN/Al0.35Ga0.65N/GaN应变量子阱肖特基紫外探测器

报道了p-GaN/Al0.35Ga0.65N/GaN应变量子阱结构的肖特基紫外探测器的制备及性能.器件的测试结果表明,在p-GaN/Al0.35Ga0.65N/GaN双异质结中强烈的压电极化和Stark效应共同作用下使得器件在正偏和反偏时的响应光谱都向短波方向移动了10nm.零偏下器件在280nm时的峰值响应为0.022A/W,在反向偏压为1V时,峰值响应增加到0.19A/W,接近理论值.在正向偏压下器件则呈平带状态,并在283和355nm处分别出现了两个小峰.在考虑极化的情况下,通过器件中载流子浓度分布的变化解释了器件在不同偏压下的响应特性,发现p-GaN/Al0.35Ga0.65N/GaN中的极化效应对器件的响应特性影响很大,通过改变偏压和适当的优化设计可以使探测器在紫外波段进行选择性吸收.     

InGaAs探测器片上集成滤光膜的微结构与性能

为了适应未来红外焦平面探测器系统小型化、集成化和高精度的发展要求,采用了热蒸发方法分别在InP衬底和InGaAs探测器上实现了中心波长为1.38μm滤光膜的片上集成。利用偏光显微镜、原子力显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM)以及红外傅里叶光谱(FTIR)等实验手段研究了滤光膜的表面界面形貌和光学性能,结果显示,滤光膜为法布里-珀罗三谐振腔结构,与膜系设计一致;滤光膜中心波长为1.38μm,透射率在60%左右。对集成滤光膜InGaAs器件的电学和光学性能测试分析表明,滤光膜制备工艺对器件的电流电压特性和噪声基本没有影响;而集成滤光膜器件的响应要优于滤光膜分离器件的性能。     

空间用紫外探测及AlGaN探测器的研究进展

文中介绍了与空间应用有关的紫外探测。首先,介绍了美、欧等西方国家在空间天文以及行星、卫星探测等方面多年来的紫外应用情况,包括卫星探测器上搭载的紫外有效载荷;然后,评述了目前在空间使用的紫外探测器状况,以及在未来的空间应用中极具发展潜力的AlGaN紫外探测器;最后,对AlGaN紫外焦平面探测器国内外近年来的研究进展进行了阐述。     

InGaAs近红外线列焦面阵的研制进展

研制出光谱响应为0.9～1.7μm的256×1、512×1元InGaAs线列焦平面组件,和光谱响应延展至2.4μm的256×1元InGaAs线列焦平面组件.焦平面组件包括光敏芯片、读出电路、热电制冷器以及管壳封装.光敏芯片在Inp/InGaAs/InP(p-i-n)双异质结外延材料上采用台面结构实现,并与128×1或512×1元CTIA结构的读出电路耦合.焦平面器件置于双列直插金属管壳中,采用平行缝焊的方式进行封装.介绍了高均匀性长线列InGaAs焦平面组件的关键技术和主要性能结果,为更长线列焦平面组件的研制提供了坚实的基础.     

焦平面输入电路研究

在混合式焦平面阵列中,探测器和读出电路的耦合通过输入级电路实现。为分析输入电路对探测器-放大器系统性能的影响,用分立元件设计制作了一个三级的前置放大器并进行了模拟实验,实验表明放大器输入级噪声是造成探测器信噪比下降的主要因素,应用中应该选用具有特定噪声性能的放大器与探测器匹配。研究了焦平面中常用的直接注入(DI)和电容反馈放大电路(CTIA)与探测器耦合时在噪声、输入阻抗、工作点匹配等方面应具备的条件。提出了临界输入阻抗的概念,实验表明,当电路的输入阻抗低于此临界值时(对于GaN p?蛳i?蛳n 光伏探测器来说约为106 Ω),焦平面才能获得较高的注入效率。