薄片PIN探测器及其阵列的灵敏度和上升时间测定

利用CΓC67实验装置测量了薄片PIN探测器及其二元和三元阵列的低能γ射线灵敏度和上升时间。实验证实，三元阵列灵敏度比单个探测器提高到近3倍，但上升时间也随之增大到近2倍。     

气态源分子束外延8元In0.53Ga0.47As/InP光伏探测器阵列

采用气态源分子束外延(GSMBE)生长技术结合常规半导体工艺制成了正进光台面型8元In0.53Ga0.47As/InP光伏探测器阵列,并对其特性进行了测量,结果表明GSMBE生长的材料具有很好的均匀性.探测器阵列在室温下具有良好的性能,在-10 mV反偏下探测器的暗电流约173 pA,单元间的相对标准差为1.3%;器件的峰值探测率为4.7×1011 cm·Hz1/2/W,单元间的相对标准差为0.9%.     

基于探测器阵列的激光远场光斑测量系统

设计开发了一套基于探测器阵列的激光远场光斑测量系统.在1.5 m×1.5 m的靶面尺寸上间隔10 cm排列了15行×15列激光探测器阵列,探测器响应信号经前置放大后分别进行同步脉冲产生和信号峰值保持、峰值信号A/D采样,最后经计算机通信存储,事后进行光斑图像的形成和分析处理.光斑能量密度测量范围10 μJ/cm~2～10 mJ/cm~2,单元探测器测量精度优于15%,最高测量激光频率可达500 Hz.可满足目前大功率激光干扰武器装备的测量需求.     

室温工作4.3微米量子级联探测器

本文提出了一种由分子束外延生长的应变补偿InP基InGaAs/InAlAs量子级联探测器。该探测器工作中心波长位于4.3微米,工作温度可达室温。在室温下其响应率为1.27 mA/W,热噪声限探测率为1.02×〖10〗^7 cm?〖Hz〗^(1?2) W^(-1)。在80K温度下,该探测器的响应率和热噪声限探测率分别为14.55 mA/W 和 1.26×〖10〗^10 cm?〖Hz〗^(1?2) W^(-1)。其响应波段与大气二氧化碳的最强吸收范围相对应,因此该探测器十分适合于温室气体检测。     

π型阵列光电探测器研究与设计

提出了一种基于高阶π型低通滤波器电路结构的阵列探测器,可实现高输出功率和大工作带宽并存。该探测器根据光电二极管等效电容模型,用电感元件连接各光电二极管构成等效的π型滤波器结构,合成各光电二极管支路输出电流;并在光电二极管支路上串联电容,增加探测器工作带宽。仿真结果表明,在串联电容等于光电二极管结电容时,π型阵列探测器比行波探测器阵列工作带宽提高一倍,再通过增加级联的光电二极管数量,提高探测器输出功率,即可设计出高功率、大带宽的光电探测器。     

近红外激光光斑功率密度时空分布探测器

光束质量是评价高能激光系统指标的重要参数,准确测量激光功率密度时空分布是获取激光光束质量、验证改进激光系统设计及实际应用的重要依据.介绍了一种采用光电探测器阵列实现近红外波段高能激光束功率密度时空分布的测量方法,可实现波长范围为0.9～1.7μm、功率密度为mW/cm2～kW/cm2量级的激光光斑参数测量,并具有探测光...     

探测器阵列法测量激光光斑参数关键技术分析

根据仅由衍射效应决定的远场激光光斑的分布函数,并以10.6μm CO2激光测量为例,分析了探测器点阵法测量远场激光大光斑的技术要求,包括能量密度、阵列尺寸、探测器间隔、响应频率几方面的要求.并分析了激光探测器器件的类型,给出探测器阵列单元探测器以及系统测量精度的标校方法.     

Pb(Zr0.3Ti0.7)O3热释电薄膜材料研究

利用射频磁控溅射法对0.8Pb(Zr0.3Ti0.7)O3+0.2PbO的陶瓷靶进行溅射,在5英寸的TiOx/Pt/Ti/SiO2/Si基片上制备出了PZT薄膜.实验表明,PZT薄膜的取向由(111)到(100)的改变可以通过精确控制基片温度来实现.(111)取向的薄膜具有良好的介电、铁电和热释电性能,其剩余极化强度、介电常数、介电损耗、矫顽场和热释电系数分别为20μC/cm2,370,1.5%,130kV/cm和1.1×10-8C/cm2K,该薄膜可望在非制冷红外焦平面探测器阵列中得到应用.     

HgCdTe光导探测器的优化设计

利用牛顿迭代法,在一维理论的基础上,计算机模拟优化设计了工作在8～14μm波段HgCdTe光导探测器的各项参数。结果表明,器件厚度取6μm,长度取100～150μm,环氧树脂胶粘层<3μm,净掺杂浓度取1.4×10~(15)cm~(-3),表面复合速度取500cm/s,电场强度取10V/cm为佳。该法亦可使用于其他光导探测器的优化设计中。     

自支撑P(VDF-TrFE)红外探测器

本文中制备了具有自支撑绝热结构的Al/P(VDF/TrFE)/NiCr红外探测器单元,其中NiCr半透明膜作为探测器的上电极和吸收层。实验结果表明：P(VDF/TrFE)薄膜具有很好的铁电性和热释电性,其铁电剩余极化强度和热释电系数分别为7.1 μC/cm2 和27 μC/m2K;探测器单元在500 K温度下的电压响应率和探测率分别为4436 V/W和3.3×108 cmHz1/2W-1;通过对电压响应率随频率变化的实验数据进行拟合,得到探测器单位面积的热导和吸收率分别为2.6×10-3 W/cm2K 和0.1;利用P(VDF-TrFE)探测器单元可对目标物体实现热成像。     

中心距10 μm截止波长2.6 μm的延伸波长InGaAs焦平面探测器

采用ICP (inductively coupled plasma etching) 刻蚀与湿法腐蚀相结合的方式, 研制了像元中心距为10μm、截止波长2. 6μm的p-i-n型10×10元延伸波长In Ga As探测器.不同温度下的电流—电压特性研究和激活能分析, 显示了器件优异的暗电流特性.在室温下, -10 mV偏压时器件的暗电流和优质因子R0A分别为0. 45 nA和14. 7Ω·cm2, 量子效率可达到63%.为了证实像元中心距减小并未影响器件性能, 与同种材料中心距30μm的InGaAs焦平面阵列进行了对比分析.相似的实验结果进一步证明了工艺的可行性, 对今后实现高密度、大面阵延伸波长InGaAs探测器具有重要的指导意义.     

中红外高能激光光斑探测器

为定量测量中红外高能激光的总能量和功率密度时空分布,采用热吸收和光电量热复合相结合的测量方法,通过热吸收体温度场分布数值计算和探测器结构设计,研制了可用于长脉冲中红外高能激光测量的光斑探测器.探测器由量热堆、光电量热复合探测阵列、测温单元、数据采集单元和信号处理单元等儿部分组成.有效测量面积为12 cm×12 cm,光斑测量空间分辨率为2.4 cm,时间分辨率为25 Hz,总能最测晟不确定度小于10%,功率密度测量不确定度小于7%.实验表明,该探测器可测量最大能量超过50 kJ的数秒级脉冲中红外激光,采用该方法,可实现大面积、高能最和高空间分辨的高能激光光斑测量.     

AlGaN/PZT探测器的研制及其性能

本文报道了一种新型紫外红外应用的探测器的设计、制备及其性能。探测器由蓝宝石衬底上生长的p-GaN/i-GaN/n-Al0.3Ga0.7N/SiO2/LaNiO3/PZT/Pt多层结构组成。分别测量了紫外和红外的性能。紫外部分,光谱响应范围在302-363nm波段;在波长355nm,探测器零偏响应率为0.064A/W;I-V测量表明零偏暗电流为-1.57×10-12A;该探测器的探测率为1.81×1011cmHz1/2W-1。红外部分,在波长4μm处,探测器响应率为1.58×105cmHz1/2W-1。     

256×256混合碲镉汞红外焦平面阵列

开发了混合碲镉汞256×256焦平面阵列,以满足高性能中波红外成象系统的灵敏度、分辨率及视场的需要。这种混合的探测器阵列制作在可减少或消除与硅读出电路热膨胀不匹配性的基片上。读出装置采用掩模加工的 CMOS开关场效应管电路,电路的电荷容量大于10~7个电子和有20MHz 数据率的单视频输出。这种大型凝视焦平面阵列具有高的量子效率、可调谐的吸收波长和宽的工作温度范围,大大优越于与其竞争的各种传感器。成熟的 PACE-1工艺采用蓝宝石探测器基片,已制作出256×256元中波红外阵列,在4.9μm 截止波长时,其实验室获得的平均 NETP 值为9mK,象元尺寸为40μm 和工作温度为80K。根均方探测器响应不均匀性小于4%,象元的输出大于99%。最新开发的PACE-3工艺用硅作探测器基片,完全消除了与硅读出电路的热不匹配性。一种640×480的混合阵列正在开发中。     

0.1eV HgCdTe光导探测器的1/f噪声特性

在77K和10~(14)phcm~(-2)s~(-1)光子背景条件下,测量了具有新的电极结构和不同尺寸的0.1eV HgCdTe光导探测器的灵敏度。依照响应率数据,通过解非平衡少数载流子一维扩散方程,导出产生-复合噪声(g-r噪声)和少子寿命,然后讨论了1/f噪声问题,并得出特征性结论。     

狭缝宽度的衍射法测量研究

针对太阳绝对光谱辐照度仪研制过程中入射狭缝光阑高精度测量的实际需求,研制了基于激光衍射的狭缝宽度检测系统。该系统以激光作为光源,使用NMOS线列探测器作为检测传感器、以混合信号单片机C8051F为主控处理器,结合CPLD作为时序发生器和片上12位模数转换器,并采用最小二乘法对测量数据进行拟合提取条纹中心位置,实现了狭缝的高精度检测。系统可检测狭缝范围为0.02-0.5 mm,并在对太阳绝对光谱辐照度仪中标称为0.1 mm的狭缝测量中获得了3.25?10-3 µm测量不确定度。     

30Gbit/s并行光接收模块

报道了一种基于CMOS工艺接收电路芯片和GaAs工艺1×12光电探测器阵列的30Gbit/s并行光接收模块.该模块采用并行光通信方案,利用中高速光电子器件实现信号的高速传输.直接使用未经封装的接收电路裸片和光探测器裸片,采用电路板上芯片技术封装制作模块,并通过倒装焊的方式实现了探测器阵列与列阵光纤的精确对准并形成了可插拔的光接口.测试结果表明模块的接收能力可以达到30Gbit/s.误码率小于10-13时,接收模块的灵敏度可以达到-13.6dBm.     

日盲紫外焦平面探测器的抗辐射加固设计

设计了一款320×256元抗辐射日盲紫外焦平面阵列探测器,重点针对探测器的读出电路版图、积分开关偏置点、探测器芯片外延结构及器件工艺开展了抗辐射加固设计。对加固样品开展了γ总剂量和中子辐照试验和测试,试验结果表明样品的抗电离辐照总剂量达到150krad(Si),抗中子辐照注量达到1×10¹³n/cm²(等效1MeV中子),验证了抗辐射加固措施的有效性。     

光电探测靶探测性能分析

针对传统野外使用的光电探测靶存在高空测量时靶面小、探测灵敏度低等不足,结合探测靶的工作特点并根据光度学理论,分析光电探测靶的光学设计参数对探测性能的影响;选用阵列光电探测器为探测靶的光电接收器件,采用离焦技术,消除阵列光电探测器存在的探测盲区,分析采用矩形光阑方案,削弱背景光大幅度变化引起的自激现象,提高与稳定光电探测靶的探测性能。     

探测器阵列靶散射取样衰减单元设计

探测器阵列靶是测量激光强度时空分布的常用设备,为实现到靶激光参数高精度测量,取样衰减方式是其关键。针对探测器阵列靶散射取样衰减技术,基于双向透射分布函数对毛玻璃等材料透射散射光特性进行研究,推导出散射到探测器感光面激光强度衰减倍率的计算公式。设计了毛玻璃与工程漫射体组合的散射取样衰减单元,结合ABg散射模型,利用TracePro建立仿真模型。结果表明,设计的取样衰减结构可以承受功率密度2 000 W/cm2激光辐照20 s;散射出射角在±5.44°范围内,探测面取样不均匀性约为3.34%;衰减倍率仿真设计结果与实验测量误差约为0.805%。该种散射取样衰减方式具有抗激光损伤能力强、光斑匀化效果好、光强定量衰减及宽光谱响应等优点,具有很好的应用前景。