320×256元InAs/GaSb Ⅱ类超晶格长波红外焦平面探测器

报道了320×256元In As/Ga SbⅡ类超晶格长波红外焦平面阵列探测器的研制和性能测试.采用分子束外延技术在Ga Sb衬底上生长超晶格材料,器件采用PBIN结构,红外吸收区结构为14 ML(In As)/7 ML(Ga Sb),焦平面阵列光敏元尺寸为27μm×27μm,中心距为30μm,通过刻蚀形成台面、侧边钝化和金属接触电极生长,以及与读出电路互连等工艺,得到了320×256面阵长波焦平面探测器.在77 K温度下测试,焦平面器件的100%截止波长为10.5μm,峰值探测率为8.41×109cm Hz1/2W-1,盲元率为2.6%,不均匀性为6.2%,采用该超晶格焦平面器件得到了较为清晰的演示性室温目标红外热成像.     

1024×1024元帧转移纵向抗晕CCD图像传感器

帧转移电荷耦合器件(FTCCD)主要应用于可见光信号探测,其在强光应用场合容易出现光晕现象。针对该问题,研制了帧转移纵向抗晕CCD图像传感器,该器件阵列规模为1 024×1 024元,像素尺寸为12μm×12μm。为了实现纵向抗晕功能,采用了n型埋沟-鞍形p阱-n型衬底结构,纵向抗晕倍数为200倍,器件满阱电子数为大于等于200 ke^-,读出噪声小于等于80 e^-,动态范围大于等于2 000∶1。     

320×256元InAs/GaSb II类超晶格中波红外双色焦平面探测器

报道了320×256元InAs/GaSb II类超晶格红外双色焦平面阵列探测器的初步结果.探测器采用PN-NP叠层双色外延结构,信号提取采用顺序读出方式.运用分子束外延技术在GaSb衬底上生长超晶格材料,双波段红外吸收区的超晶格周期结构分别为7 ML InAs/7 ML GaSb和10 ML InAs/10 ML GaSb.焦平面阵列像元中心距为30μm.在77 K时测试,器件双色波段的50%响应截止波长分别为4.2μm和5.5μm,其中N-on-P器件平均峰值探测率达到6.0×10~(10) cmHz~(1/2)W~(-1),盲元率为8.6%;P-on-N器件平均峰值探测率达到2.3×10~9 cmHz~(1/2)W~(-1),盲元率为9.8%.红外焦平面偏压调节成像测试得到较为清晰的双波段成像.     

1024×1024全帧CCD器件

采用2μm设计规则,在2μm工艺线上,成功研制了1 024×1 024全帧CCD器件。该1 024×1 024全帧CCD器件的有效像元数为1 024×1 024,像元尺寸为11μm×11μm,有效光敏面积为11.3mm×11.3mm,光响应波长范围为400～1 100nm。成像区域横向分为2个区,纵向分为2个区,可由1路、2路和4路输出,有9种读出模式。该器件具有2×2的像元合并功能,能作为512×512（像元尺寸为22μm×22μm）和规格的器件使用。该器件数据速率为4×40M,数据速率高。器件采用MPP工作模式,暗电流低;采用薄栅氧化,具有100krad（Si）抗辐照能力;适合在高温、辐照环境和微光环境下成像应用。     

256×256元IRCCD的设计及灵敏度改善

叙述了256×256元PtSi肖特基势垒红外焦平面的工作原理和设计考虑。器件采用四相ITCCD结构。像元尺寸和填充系数分别为60×50(μm~2)和35％。采用薄金属膜和光腔结构改善了器件的灵敏度。势垒高度为0.22ev,相应的截止波长为5.6μm。在室温目标下,用该器件摄得了较好的红外图像。     

512×512元PtSi肖特基势垒IR CCD图像传感器

研制了隔行扫描单片式内线转移结构512×512元PtSi肖特基势垒红外电荷耦合器件(CCD)。器件采用最小2μm设计规则,两层多晶硅结构。器件的像元尺寸为36μm(H)×34μm(V),填充系数为40％。器件工作在80K温度下。在阵列帧频为30帧每秒及镜头为 F/1条件下,器件噪声等效温差为0.15K。用1000K黑体测得其探测率D~*为1×10~(10)cm·Hz~(1/2)/W。对器件设计及性能测试结果进行了介绍。     

长波红外2048元线列碲镉汞焦平面器件

介绍了长波红外2048元线列碲镉汞焦平面器件的制备技术和达到的性能参数.探测器采用离子注入平面pn结制备光敏元,通过间接倒焊技术和读出电路互联,采用8个256元焦平面模块拼接2048元线列焦平面器件.光敏元的响应截止波长达到9.9μm,相应的RoA达到10Ωcm2,平均峰值探测率达到9.3×1010cmHz1/2 W-1,响应不均匀性为8%,有效光敏元率大干99.5%.     

4096×4096元全帧转移CCD的设计和研制

重点讨论了像元尺寸为11μm×11μm的4096×4096元可见光CCD全帧转移结构和技术性能参数的设计,采用CCD埋沟工艺和辐射加固技术,研制出了高性能4096X4096元可见光CCD。结果表明器件动态范围达到75dB,读出噪声电子数为30,暗电流产生率为2mV／s,响应非均匀性为2％,非线性为0．4％,且具有抗γ射线辐射能力。     

1 024元线列PtSi肖特基势垒红外CCD

介绍了我们研制的1 024元线列PtSi肖特基势垒红外电荷耦合器件(CCD).器件采用最小2微米设计规则,两层多晶硅结构.器件的像元尺寸为30 μm×30 μm.器件采用品字形排列,占空比为100%.1 024位探测器存储的电荷分两路CCD到同一个浮置扩散放大器上输出.器件在80 K温度下工作.在积分时间为4毫秒及镜头为F/1条件下,器件噪声等效温差为0.1 K.用1 000 K黑体测得探测率D·为9.8×109 cm·Hz1/2·W-1.器件响应不均匀性为4.8%.介绍器件设计及性能测试结果.     

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.     

横向抗弥散多光谱TDI CCD图像传感器

时间延迟积分电荷耦合器件(TDI CCD)主要应用于弱光信号探测,其在强光应用场合容易出现弥散现象。针对该问题,研制了横向抗弥散多光谱TDI CCD图像传感器。该器件包含四个多光谱段(B1～B4区),有效像元数为3 072元,像元尺寸为28μm×28μm。大像元可以在弱光环境下提供良好的光谱区分能力,通过滤光片可获得蓝光、绿光、红光和近红外波段的图像。为了减小抗弥散对器件满阱电子数的不利影响,采用了紧凑的抗弥散结构,仅占像元面积的7.1%。器件满阱电子数为500ke-,抗弥散能力为100倍,读出噪声小于等于70e-,动态范围大于等于7143∶1。     

数字式红外摄像机

美国XenICs公司向市场投放一种型号为XS—FPA 的数字式红外摄像机。该摄像机结构坚固,使用方便, 并能以60Hz的帧速率产生14bit的图像。摄像机的工作波长为0．9μm-1．7μm,采用320×256元的探测器     

512×512元帧转移EMCCD图像传感器

采用埋沟、三层多晶硅、两次金属工艺,研制出正照EMCCD器件.器件的像元尺寸16μm×16μm.器件在-20℃下工作,读出频率10 MHz,倍增增益可达1000倍以上,探测灵敏度5×10-4 lx.     

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.     

823×592元内线转移CCD图像传感器

采用三层多晶硅、埋沟、双层金属工艺研制了1/2英寸823×592、8.3μm×8.3 μm内线转移CCD,该器件设计制作了纵向抗晕结构,实现了内线转移器件光晕抑制.该器件水平驱动频率可达30 MHz,峰值响应波长位于550 nm,动态范围62.6 dB.     

8相位256×256衍射微透镜的设计与制作

介绍了衍射微透镜阵列的设计原理与制作工艺方法,在此基础上研制出适用于3～5μm波长256×256PtSi红外焦平面的8相位256×256硅衍射微透镜阵列,阵列中微透镜的孔径为50μm,透镜F数为f/2.5,微透镜阵列的中心距为50μm.实测衍射效率大于80%,能在红外波前传感器中较好应用.     

高光谱成像用高帧频CMOS图像传感器北大核心

针对高帧频、全局曝光和光谱平坦等成像应用需求,设计了一款高光谱成像用CMOS图像传感器。其光敏元采用PN型光电二极管,读出电路采用5T像素结构。采用列读出电路以及高速多通道模拟信号并行读出的设计方案来获得低像素固定图像噪声(FPN)和非均匀性抑制。芯片采用ASMC 0.35μm三层金属两层多晶硅标准CMOS工艺流片,为了抑制光电二极管的光谱干涉效应,后续进行了光谱平坦化VAE特殊工艺,并对器件的光电性能进行了测试评估。电路测试结果符合理论设计预期,成像效果良好,像素具备积分可调和全局快门功能,最终实现的像素规模为512×256,像元尺寸为30μm×30μm,最大满阱电子为400 ke^(-),FPN小于0.2%,动态范围为72 dB,帧频为450 f/s,相邻10 nm波段范围内量子效率相差小于10%,可满足高光谱成像系统对CMOS成像器件的要求。     

256×256焦平面阵列读出电路数字控制研究

随着探测器阵列规模的快速发展,探测器阵列信号的整帧读出时间加长,在实时成像和光谱测试等方面遇到一些问题.文章主要针对256×256红外焦平面阵列进行数字控制研究,并着重对读出电路多通道输出控制方式进行讨论.该控制模式成功应用在256×256焦平面阵列读出电路中,在同样的主钟控制下,使帧读出时间缩短为原来的2/3(双通道输出)和2/5(四通道输出),在实际测试和检验中得到很好的效果.     

256×256 Si微透镜阵列与红外焦平面阵列单片集成研究

基于标量衍射理论设计了8位相菲涅尔衍射微透镜阵列.利用多次曝光和离子束刻蚀技术在大规模面阵(256×256)PtSi红外焦平面阵列的背面制作了单片集成微透镜阵列样品(单元面积为30μm×40μm).测试结果表明,单片集成微透镜的红外焦平面阵列样品的信噪比提高了2.0倍.     

In0.53Ga0.47As/InP红外探测器材料与线列器件

采用LPMOCVD技术生长了In0.53Ga0.47As红外探测器器件结构材料,其晶格失配为2.19×10-4.利用锌扩散制备探测器单元和1×256线列器件,光谱响应范围为O.90～1.70 μm,量子效率为73%,在零偏压下,暗电流为1.62×10-8A,动态零压电阻为2.72×105Ω.单元探测器波段探测率为1.71×1012cmHz1/2W-1.