HgCdTe红外焦平面探测器从研发到生产

HgCdTe 红外焦平探测器经过多年的研发,已达到批量生产的水平。昆明物理研究所批量生产的第二代红外探测器产品主要是长波288×4和中波320×256两类典型的红外焦平面探测器组件。在2013年这两类组件生产的数量分别可达几百套。介绍了在红外探测器生产中所需解决的关键问题,主要是HgCdTe材料的质量及光伏器件工艺的稳定性,并介绍两类主要生产的探测器组件产品及其性能结果。     

HgCdTe红外探测器性能分析

根据碲镉汞材料的性能、碲镉汞红外探测器物理机理和基本器件模型,对截止波长为3 m、5 m、10.5 m的碲镉汞探测器,在不同工作温度下的探测率性能进行了理论计算。计算结果表明:碲镉汞探测器在短波、中波和长波三个主要红外波段均能满足第三代红外焦平面器件对灵敏度和工作温度的要求。     

用于制造HgCdTe焦平面列阵的微电子制造科学技术的发展

得克萨期仪器公司的微电子制造科学技术计划,正在九十年代中期发展一种通用的半导体器件制造技术。原位真空处理,组件式群集加工设备,其于传感器的实时过程控制以及计算机集成制造是这项活动的基本组成部分。     

短波红外焦平面探测器及其应用进展

简要介绍短波红外焦平面阵列(SWIRFPA)的相关概念,从探测器材料、探测器制备工艺方面讲述国内外在短波红外焦平面探测器研究领域取得的进展,列举HgCdTe和InGaAs材料短波红外焦平面探测器产品,描述当前短波红外焦平面探测器的研究动向,最后列举了一些有代表性的短波红外焦平面阵列的应用.     

HgCdTe焦平面红外探测器封装中的芯片粘接技术

针对HgCdTe焦平面红外探测器封装的特殊性,提出了芯片粘接胶的选用原则,影响粘接质量的主要因素,以及粘接工艺优化方法.提出了用于封装 HgCdTe MW 320×256探测器的低温胶X1,并对该胶做了一系列可靠性实验.实验证明,低温胶X1满足该探测器的封装要求.     

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。     

红外探测器和焦平面列阵IV

国际光学工程学会于１９９６年４月１０－１１日在美国佛罗里达州奥兰多市召开了“红外探测器和焦平面列阵”专题讨论会,会后出版了该专题的会议论文集,以下介绍论文集题录。     

红外焦平面探测器暗电流计算

红外焦平面探测器的暗电流一般是在零视场(即盲冷屏)条件下进行测试,但这种测试方法必须改变组件结构,只适用于实验室测试.介绍了一种不需要改变组件结构,仅通过基本的性能测试就可以从理论上分析计算得到红外焦平面器件暗电流的方法.对320×256长波探测器组件的试验结果表明,用该方法得到的暗电流结果与用盲冷屏得到的暗电流结果非常接近,可作为红外焦平面探测器暗电流评估的快捷方法.     

碲镉汞多色红外焦平面探测芯片

文章从芯片结构、晶格匹配和PN结性能三个方面对碲镉汞多色焦平面探测芯片技术进行了探讨,结果显示在三种主要的双色探测芯片结构中,单电极和环孔工艺的双色芯片技术相对比较成熟,高难度的刻蚀技术以及所引起的表面反型是制约双电极或多电极多色探测芯片技术发展的主要因素,而环孔技术在发展多色探测芯片方面则有其独到之处,随着探测波段的增加,其工艺难度并没有质的变化。多色探测芯片不同外延层之间的晶格失配以及和Si基衬底之间热失配也是必须加以考虑和解决的一个问题,在现阶段, Si基直接外延、大面积碲锌镉材料和ZnCdTe /Si复合衬底技术并举仍将是明智的选择。在PN结方面,二代焦平面的成结技术在多色器件的宽带结上尚未能够实现,刻蚀反型和深台面侧面钝化的困难依然存在,这些均制约着器件性能的提高,另外,多色芯片的结构和表面加工工艺也影响着探测芯片的光通量利用率和量子效率。     

长线列碲镉汞红外焦平面微型杜瓦的研究

针对长线列碲镉汞红外焦平面探测器封装的特点,文章讨论了分置式微型杜瓦研制的难点。在用于封装2000元碲镉汞焦平面芯片的分置式微型杜瓦研制中,详细阐明了一种焦平面芯片其装载面为斜拉式支撑结构的设计,实现了探测器外引功能线的布线优化及其输出引线工艺改进,并提出了一种大尺寸高气密光学窗口的焊接方法等关键技术。通过这些关键技术的突破,成功研制出了2000元碲镉汞焦平面探测器杜瓦组件。     

长线列红外探测器真空密封结构设计

针对长线列碲镉汞红外焦平面探测器封装的特点,文章设计分析相对应的探测器真空密封结构。在用于封装3000元及5000元碲镉汞焦平面红外组件研制中,详细阐明了其真空密封结构的设计和工艺实现。符合航天空间应用的高可靠性真空结构,是长线列探测器组件正常工作并完成地面相关试验验证的关键。     

激光辐照HgCdTe晶体研究进展

对激光与物质相互作用原理进行了简要介绍,列举了HgCdTe晶体与激光相互作用的研究进展。主要对激光与HgCdTe晶体相互作用时表现出来的现象和实验技术进行了探讨,并对新的测量技术做出了展望。     

Modeling of Recombination in HgCdTe

Minority carrier recombination lifetime calculations for narrow-gap semiconductors are of direct practical interest in establishing whether a material’s recombination is extrinsically or intrinsically limited, and therefore in guiding research and development programs regarding material quality improvements. We describe efforts to obtain accurate electronic band structures of HgCdTe alloy-based materials with infrared energy gaps and employ them to evaluate Auger recombination lifetimes. We use a 14-band k · p formalism to compute and optimize electronic band structures, and use the obtained electronic energies and matrix elements directly in the numerical evaluation of Auger and radiative lifetimes.     

碲镉汞外延用衬底材料的现状和发展

文章综合论述了碲镉汞外延用的衬底材料的现状,着重介绍了几种衬底材料CdTe、 Al2O3、GaAs、Ge、Si等的性能特点与各自的优缺点,评述了它们在碲镉汞外延中的使用情况,并对其未来的发展方向做出了预测。     

HgCdTe晶片杂质浓度的检测

采用红外透射法测ｎ型ＨｇＣｄＴｅ晶片的组分ｘ．范德堡法测晶片的载流子浓度ｎ０。用实测值ｘ和ｎ０计算出在相同低温热处理条件下不同组分（０．１９０＜ｘ＜０．２３０）的ｎ型ＨｇＣｄＴｅ晶片７７Ｋ时本征浓度ｎｉ和杂质浓度ｎｄ．得到比值ｎｄ／ｎｉ与组分ｘ的关系曲线。对此曲线分析可知，７７Ｋ时ＨｇＣｄＴｅ（０．１９０＜Ｘ＜０２３０）并不处于杂质电离饱和区，而是处于过渡区，故不可以将霍耳系数Ｒ确定的载流于浓度ｎ０视为杂质浓度ｎｄ。     

HgCdTe的反常高电子迁移率

文中报道了碲镉汞的反常高电子迁移率。变磁霍尔测量和小光点扫描红外透射测量结果表明，反常高电子迁移率碲镉汞样品中存在导电非均匀性，这种导电非均匀性是横向组分严重偏析形成的负径向电子浓度梯度（电子浓度从晶片中心向周边减小）造成的。负径向电子浓度梯度的导电非均匀性使HgCdTe电子迁移率的测量值反常地高。     

碲镉汞红外焦平面器件技术进展

近十年碲镉汞第二代红外焦平面探测器应用呈现爆发式增长,也是第三代焦平面技术快速发展的十年。文中对近十年来碲镉汞红外焦平面探测器技术的发展进行了简单的回顾,并结合碲镉汞红外焦平面探测器的应用,对在碲镉汞红外焦平面探测器技术方面的研究工作和工程应用进行了总结,最后,对未来碲镉汞红外焦平面探测器技术的发展进行了展望。