用于冷却红外探测器的两级固体致冷器的研制与轨道运行

这里介绍用于星载红外辐射计的两级固体致冷器的研制与轨道运行。主要致冷剂是甲烷(CH_4),它将聚焦光学系统和探测器维持在64K。而第二级致冷剂是氨(NH_3),它将会聚光学系统的一些部分冷却到152K,并对CH_4提供绝热保护。致冷器和一个独特的收缩装置互连,允许放入探测器组件与致冷系统,而无须和致冷器进行光学和电学互连。该系统在雨云F号飞船上于1975年6月射入轨道,为上述辐射计提供了6个月的致冷温度,温度变化约1K。     

温差电致冷红外探测器的设计准则

在中等致冷温度(190～270K)下工作的红外探测器正在夜视、机载跟踪系统、舰载跟踪器和夜间观测装置上得到越来越多的应用。硫化铅、硒化铅、光电导碲镉汞和光伏碲镉汞单元探测器及阵列很适用于这些系统,而温差电致冷器则是产生这些探测器所需工作温度的一种常规方法。致冷器、封装和探测器的最新进展,已使整个工艺达到了高可靠性、长真空寿命和较高探测器灵敏度的水平。本文所述的一些选择方案和折衷方案有利于系统设计者使用温差电致冷的红外探测器。     

光伏型HgCdTe探测器近室温特性的研究

文章介绍了光伏型碲镉汞探测器在干冰温度的特性。给出了理论估算和实际测量的结果。进行了探测器和半导体致冷器的互连试验。笔者认为以半导体致冷器致冷的碲镉汞探测器用于10.6μm CO_2激光通讯是可行的。     

《风云一号气象卫星》专辑序言

甚高分辨率扫描辐射计(VHRSR)是我国风云一号气象卫星上的可见红外多波段遥感仪器,是我国继红外地平仪之后,进入空间应用的又一红外仪器,标志着红外技术在空间应用上达到一个新的台阶。为了获取高质量的卫星昼夜云图,并能适应发射时的力学环境和入轨后的空间环境,研制时对扫描辐射计提出了一系列高的要求。为此发展了高性能的硅光电二极管、工作温度105K的碲镉汞红外探测器和辐射致冷器、超高真空下长寿命的扫描驱动器、     

3英寸Si基碲镉汞分子束外延工艺研究

随着红外焦平面阵列规模的扩大,由于尺寸和成本的限制,传统晶格匹配的碲锌镉衬底逐渐成为碲镉汞红外焦平面探测器发展的瓶颈,大尺寸、低成本硅基碲镉汞材料应运而生。本文采用分子束外延工艺生长获得了3 in Si基中波碲镉汞薄膜材料,通过采用金相显微镜、傅里叶红外光谱仪、双晶X射线衍射仪、湿化学腐蚀位错密度(EPD)法、Hall测试系统等检测手段对Si基中波碲镉汞分子束外延薄膜材料进行表面、光学、结构和电学性能表征,并采用标准平面器件工艺制备中波640×512焦平面探测阵列进行材料验证,结果表明该材料性能与国际先进水平相当。     

10.6微米碲镉汞光电二极管组件

本报告叙述了在146K 工作的温差电致冷10.6微米碲镉汞探测器的研制。本工程在前六个月制出的光电二极管在146K 时量子效率为55%、带宽为156兆赫、饱和电流为3毫安,从而证实它在146K 下工作是可行的。本工程目前阶段验证了9级温差电致冷器和温差电致冷器——探测器的互连。在 Cutler—Hamer 公司机载仪表实验室的装置上做了 CO_2激光器外差测量,其噪声等效功率在177K 时可达到2×10~(-13)瓦/赫。在激光试验中探测器并没达到146K,这是因为探测器装置表面积太大,造成了辐射热负荷过大。探测器以177K(不是145K)工作时,由于截止波长的偏移而使其在10.6微米下的性能变坏。业已发现9级致冷器效率低,它要求87瓦输入功率。因为在175K 通过黑体的测量,得到了高量子效率,因此建议在170K 工作的最佳10.6微米探测器最好是采用6级温差电致冷器,它的功耗不到20瓦。     

碲镉汞探测器

美国Honeywell公司继续研制碲镉汞探测器以扩大它们的能力和系统应用。已证明长波长红外光电导碲镉汞探测器多元阵列     

热电冷却碲镉汞探测器

英国Mullard公司制备的两种新的碲镉汞红外探测器已可与热电致冷器装配在一起,因而可用在不能采用液氮冷却的便携式设备中。F584型和F608型探测器的典型峰值探测度为1.4×10~(10),并可在-40℃～ 70℃的环境温度中工作。两者的最大响应     

HgCdTe艰辛的历程、辉煌的成就:一、伟大的发明

根据半个多世纪碲镉汞材料、碲镉汞红外探测器的发展里程,以碲镉汞材料的发明、关键技术突破带来的碲镉汞材料生长技术的进步、关键技术的突破带来的碲镉汞探测器性能提升、第一代陆军通用组件、第二代高性能红外焦平面器件和第三代高清、多波段红外焦平面器件等重要里程碑为出发点,采用专题系列的形式,回顾碲镉汞材料及碲镉汞红外探测器发展的...     

红外、紫外、微光系统与应用

SPIE-Vol.4028 0217297SPIE 会议录,卷4028:红外探测器及焦平面阵列6=Proceedings of SPIE,Vol.4028:Infrared detectors andfocal plane array Ⅵ[会,英]/SPIE-The International So-ciety for Optical Engineering.—492P.(E)本会议录收集了在奥兰多召开的红外探测器与焦平面阵列会议上发表的50篇论文,内容涉及非冷却焦平面阵列,红外系统检测模块及数字信号处理,垂直腔表面发射激光器,混合 CMOS 可视焦平面阵列。焦平面读出电路,冷却红外探测器阵列,量子阱红外光探测器,碲镉汞探测器非冷却非平衡。     

碲镉汞材料工艺的进展

为了发展下一代红外探测器和大面积两维阵列,对碲镉汞材料工艺提出了前所未有的要求。目前这方面的主要研究工作包括地面和空间进行外延和生长大块晶体。本文将既讨论在制备探测器品级的碲镉汞材料时遇到的困难,也谈目前达到的水平。重点放在大块晶体生长上。     

论高工作温度碲镉汞红外探测器（下）

与用其他材料制备的红外光子探测器相比,碲镉汞红外探测器具有带隙灵活可调、量子效率较高以及R_oA接近理论值等优点。碲镉汞探测器的主要缺点是需要低温制冷,以抑制引起噪声的热生自由载流子。期望碲镉汞探测器在具有高工作温度(High Opeating Temperature,HOT)的同时而又无需牺牲性能。HOT碲镉汞探测器的设计目标主要是抑制俄歇过程,从而降低探测器噪声和低温制冷需求。从相关基本概念出发,讨论了对HOT碲镉汞物理机制的理解以及近年来HOT碲镉汞技术的发展状况。     

低暗电流高温工作碲镉汞红外探测器制备技术

报道了与传统的n-on-p结构相比具有更低暗电流的p+-on-n型碲镉汞红外探测器的研究进展。通过水平滑舟富碲液相外延生长的方法在碲锌镉衬底上原位生长In掺杂碲镉汞n型吸收层材料,然后再分别采用As离子注入技术和富汞垂直液相外延技生长技术实现了P型As外掺杂的p+-on-n型平面型和双层异质结台面型两种结构的芯片制备。碲镉汞探测器的主要缺点是需要低温制冷,期望碲镉汞探测器在不降低性能的前提下具有更高的工作温度(High Operating Temperature,HOT),成为红外探测器技术发展的主要方向。本文对基于标准的n-on-p(Hg空位)掺杂工艺及新研制的p-on-n型As离子注入及异质结制备技术的探测器进行了高温性能测试,测试结果表明采用p-on-n型的碲镉汞探测器能够实现更高的工作温度。     

红外干扰弹静态辐射测试方法

红外干扰弹静态辐射测试方法陆有刚（电子工业部第五十三所锦州１２１０００）本文简述了红外干扰弹静态辐射特性的测试原理、标定方法和以碲镉汞探测器为光电转换元件的辐射计及其测试系统的构成。详细论述了红外干扰弹高温辐射在大气传输中的衰减及其测试数据的修正以及...     

论高工作温度碲镉汞红外探测器（上）

与用其他材料制备的红外光子探测器相比,碲镉汞红外探测器具有带隙灵活可调、量子效率较高以及R_0A接近理论值等优点。碲镉汞探测器的主要缺点是需要低温制冷,以抑制引起噪声的热生自由载流子。期望碲镉汞探测器在具有高工作温度(High Operating Temperature,HOT)的同时而又无需牺牲性能。HOT碲镉汞探测器的设计目标主要是抑制俄歇过程,从而降低探测器噪声和低温制冷需求。从相关基本概念出发,讨论了对HOT碲镉汞物理机制的理解以及近年来HOT碲镉汞技术的发展状况。     

基于非平衡模式的碲镉汞高工作温度探测器

本文回顾了当前国内外高工作温度碲镉汞红外探测器的技术路线和相应的器件性能,在碲镉汞器件暗电流的温度特性分析的基础上,讨论了基于非平衡工作模式的碲镉汞探测器的基本原理、器件结构设计和暗电流机制,探讨了吸收层全耗尽碲镉汞器件性能与器件结构参数、材料晶体质量的关系,明确了其技术要点和难点,展望了碲镉汞高工作温度器件技术的发展趋势。     

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。     

长波p-on-n碲镉汞红外焦平面器件高温工作性能

碲镉汞材料为窄禁带半导体,随着工作温度的升高,材料本征载流子浓度会增加,探测器截止波长会变短,暗电流增加等,会导致器件性能降低。碲镉汞红外探测器通常在77 K温度附近工作并获得很好的探测性能,但低温工作会增加探测器的制备成本、功耗、体积和重量等。为了解决这些问题,在保证探测器正常工作性能的前提下,提升探测器的工作温度是碲镉汞红外探测器的重要研究方向。p-on-n结构的碲镉汞红外焦平面器件具有低暗电流、长少子寿命等特点,有利于在高工作温度条件下获得较好的器件性能。在不同工作温度下对p-on-n长波焦平面探测器的性能进行测试分析,在110 K时p-on-n长波碲镉汞红外焦平面探测器噪声等效温差（Noise Equivalent Temperature Difference , NETD）为25.3 mK,有效像元率为99.48%,在高温条件下具备较优的工作性能。     

碲镉汞高工作温度红外探测器

基于当前红外探测器技术的发展方向,从高工作温度红外探测器应用需求的角度分析了碲镉汞高工作温度红外探测器在组件重量、外形尺寸、功耗、环境适应性及可靠性方面的优势。总结了欧美等发达国家在碲镉汞高工作温度红外探测器研究方面的技术路线及研究现状。从器件暗电流和噪声机制的角度分析了碲镉汞光电器件在不同工作温度下的暗电流和噪声变化情况及其对器件性能的影响;总结了包括基于工艺优化的Hg空位p型n-on-p结构碲镉汞器件、基于In掺杂p-on-n结构和Au掺杂n-on-p结构的非本征掺杂碲镉汞高工作温度器件、基于nBn势垒阻挡结构的碲镉汞高工作温度器件及基于吸收层热激发载流子俄歇抑制的非平衡模式碲镉汞高工作温度器件在内的不同技术路线碲镉汞高工作温度器件的基本原理,对比分析了不同技术路线碲镉汞高工作温度器件的性能及探测器制备的技术难点。在综合分析不同技术路线高温器件性能与技术实现难度的基础上展望了碲镉汞高工作温度器件技术未来的发展方向,认为基于低浓度掺杂吸收层的全耗尽结构器件具备更好的发展潜力。     

风云一号气象卫星用辐射致冷系统

介绍了用以冷却FY-1气象卫星扫描辐射计红外探测器的辐射致冷系统的设计,结构和应用。