碲镉汞红外光电探测器局域场表征研究进展（特邀）

碲镉汞材料 (HgCdTe) 是第三代红外探测系统中使用的重要探测材料,其发展水平能基本反映当前红外探测器最优性能指标。近年来,天文、遥感和民用设备对探测器性能提出了更高的要求,这对HgCdTe红外探测器的设计和制备提出了新的挑战。HgCdTe红外探测器更精细的设计和加工技术为提高HgCdTe红外探测器性能提供解决思路。抑制器件的有害局域场、调控器件的有益局域场可以实现器件性能进一步的突破。但是,如何对HgCdTe光电器件局域场进行表征与分析,澄清HgCdTe光电器件中局域场相关的噪声及暗电流起源,是推动器件性能突破需解决的重要关键科学与技术问题。文中将总结HgCdTe红外光电探测器局域场表征与分析的研究进展,为新一代HgCdTe红外光电探测器发展提供基础支撑。     

肖特基势垒红外焦平面阵列渐受青睐

红外探测是在1～3μm、3～5μm和8～12μm三个红外辐射透射窗口进行的。为了探测这三个窗口的红外辐射信号,我们一直在发展光子型探测器和热型探测器两种技术。相继发展起来的光子探测器技术有PbS、InSb、PtSi、HgCdTe、InGaAs、非本征硅、GaALAs和SiGe量子阱及异质结等探测器技术。探索了几十年,在近十年间终于取得显著进展,特别是在近几年间取得     

HgCdTe红外焦平面工艺的进展

本文评述HgCdTe红外探测器焦平面工艺的进展,并对其最大潜力作了估价。 HgCdTe是可调禁带的合金半导体材料,可作成波段在2～14微米内的红外探测器。光导HgCdTe探测器阵列现在已被许多红外系统所采用。霍尼威尔公司和其他一些地方正进一步提高HgCdTe光电二极管的工艺水平,而成结技术对复杂的多元焦平面特别适合。本文小结了2～14微米光谱范围内红外焦平面工艺的进展及其可获得的最佳性能。文中评述了HgCdTe光电二极管与硅电荷耦合器件集成多元两维镶嵌阵列焦平面的方案和进展。最后,对HgCdTe红外电荷传输镶嵌焦平面的潜力作了评价。     

红外探测器技术(Ⅱ):列阵

本文主要介绍红外(IR)探测器列降发展水平,各种读出机理及其应用。评述了以热敏电阻、Pb盐、InSb、HgCdTe、非本征硅和肖特基硅二极管为基质的探测器列阵。     

红外探测器的最新进展

首先,简述了红外光电探测器的发展历史以及分类,可分为室温探测器和低温探测器。然后对每种探测器所使用的材料进行了介绍,室温探测器介绍了氧化钒、无定型硅,低温探测器介绍了碲镉汞（HgCdTe）、量子阱和锡化物超晶格,以及它们在三代红外光电探测器方面的研究进展。最后,介绍了黑硅材料以及黑硅在探测器应用中的最新进展。     

碲镉汞探测器的回顾与展望（特邀）

20世纪50年代末,碲镉汞（HgCdTe）合金半导体材料的发明,奠定了热成像的技术和工程应用基础。1975年,美国提出基于第一代红外探测器的热成像通用组件概念——“模块化通用夜视热瞄镜”（Modular Common Thermal Night Sights, MCTNS）,从此HgCdTe材料和探测器被大规模应用于军事领域。从HgCdTe材料的基本物理性质出发,分析了HgCdTe探测器的优点,认为HgCdTe探测器依然是目前性能最好的红外探测器,且正在向多元化方向发展,包括（但不限于）大面阵、平面结和异质结、双波段、甚长波、150 K级工作温度、雪崩探测器等。随着新结构、新模式、新机理、新方法、新工艺的进步,HgCdTe材料和探测器必将达到一个新高度,仍然是第四代主流的红外焦平面探测器。     

HgCdTe多层异质结红外探测材料与器件研究进展

HgCdTe多层异质结技术是未来主流红外探测器发展的重要技术方向,在高工作温度、双/多色和雪崩光电管等高性能红外探测器中扮演着重要的角色。近年来基于多层异质结构的HgCdTe高工作温度红外探测器得到了快速发展,尤其是以势垒阻挡型和非平衡工作P+-π(ν)-N+结构为主的器件受到了广泛的研究。本文系统介绍了势垒阻挡型和非平衡工作P+-π(ν)-N+结构HgCdTe红外探测器的暗电流抑制机理,分析了制约两种器件结构发展的关键问题,并对国内外的研究进展进行了综述。对多层异质结构HgCdTe红外探测器的发展进行了总结与展望。     

碲镉汞焦平面组件中硅减薄工艺与热应力计算

液氮冲击下,碲镉汞(HgCdTe)焦平面探测器中层状材料间线膨胀系数的不同将会在层状材料中产生热失配,过大的热失配应力将引起HgCdTe芯片断裂,决定着HgCdTe 焦平面探测器的结构可靠性。为了解决HgCdTe 焦平面探测器在液氮冲击下的热失配问题,我们借助MATLAB运算工具,采用线弹性多层体系热应力计算方法,得到了硅读出电路(Silicon Read Out Integrated Circuits,Silicon ROIC)的厚度取不同值时,HgCdTe芯片中的热应力沿法线方向的分布。计算结果表明:当Silicon ROIC的厚度由340μm减薄至25μm的过程中,HgCdTe芯片中生成的热应力随着Silicon ROIC厚度的变薄而线性减小。这表明Silicon ROIC减薄方案是一种解决HgCdTe红外焦平面探测器热失配问题的有效途径。     

CCD在红外图象传感系统中的应用

本文评述了CCD在红外传感系统中应用的各种途径。其中包括:(ⅰ)、用窄带半导体(如HgCdTe或InSb)、掺深能级杂质的非本征硅或硅肖特基势垒制作的单片结构;(ⅱ)、由HgCdTe,PbTe或者热电红外探测器列阵相结合的混合结构。本文对不同途径的利弊关系加以比较并列举了许多结构的最新试验结果。     

国外钬和铒激活的晶体激光器发展概况(下)

钬和铒激活的晶体激光器的探测钬和铒激光器的出现,促进了激光探测器的研究与发展,目前已知除了通常采用的光电倍增管和硅光电二极管外,在近红外和中红外光谱区,主要采用如表4中所列出的红外探测器。这些探测器具有灵敏度高、响应时间快、光谱频带宽等特点,基本上满足了钬和铒激光的探测要求。其中HgCdTe 和 Ge:Au两种探测器使用得最多。     

p-on-n HgCdTe红外探测器机理分析与性能计算

根据HgCdTe材料特性和p-on-n HgCdTe红外探测器结构,建立了p-on-n HgCdTe红外探测器三维数理模型。通过对三维理论模型的求解,得到探测器内部载流子的输运特性,实现了对不同波段、不同工作温度p-on-n HgCdTe红外探测器探测率的理论计算。计算结果表明:p-on-n HgCdTe红外探测器优异的高灵敏度和高温特性,能在红外短波、中波和长波3个波段上全面满足未来红外系统对高性能红外探测器的需求。     

红外探测器的进展

红外探测器的发展基础是物理学和技术科学的进展。HgCdTe FPA和非制冷焦平面阵列,军事装备和广阔的民用市场需求推动探测器技术进一步发展。     

昆明物理研究所红外焦平面技术发展现状

介绍了昆明物理研究所近几年在红外焦平面探测器组件技术方面的最新进展.随着探测器组件技术的全面突破,焦平面探测器组件批量生产线的建设是昆明光电子产业基地建设的核心内容.HgCdTe材料的提纯、CdZnTe衬底、HgCdTe材料LPE薄膜工艺、探测器芯片平面工艺、读出电路设计和制作、真空杜瓦封装、集成整体式斯特林制冷技术已全面成熟,LW288×4、MW320×256HgCdTe焦平面探测器组件形成批量生产,具备年产数千套探测器组件的生产能力.近期计划完成HgcdTe LW576×6,MW640×480、GaAs/A1GaAs QWlP320×256探测器组件研制.将进一步发展320×240/640×480热释电材料及微测热辐射计非制冷焦平面探测器,1K×1K规模焦平面探测器组件,双色及多色量子阱焦平面探测器组件,在红外焦平面探测器技术领域达到世界一流水平.     

HgCdTe固态再结晶技术工艺的改进

HgCdTe固态再结晶技术主要包括合成-淬火-退火三个过程,本文对其中的合成工艺和淬火工艺进行改进,获得了较为满意的效果。用这种方法制备的HgCdTe材料单晶大、组份均匀、结构完整、电学参数好,并已做出多种高性能红外探测器     

用于2μm遥感的AlGaAsSb／InGaAsSb光电晶体管

2μm探测器是利用激光雷达技术测量大气CO2分布所需的关键器件.虽然目前在市场上可以买到用于这一波长的InGaAs和HgCdTe探测器,但是由于缺乏     

长波HgCdTe红外探测器的暗电流机理研究进展

介绍了HgCdTe红外探测器的发展历程,详细分析了长波HgCdTe红外探测器的暗电流机制、采用同时拟合方法对暗电流参数进行提取与分析,介绍了为降低暗电流的一些新的研究进展。     

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。     

基于FPGA的星载HgCdTe探测器温控系统设计

大气主要温室气体检测仪采用HgCdTe探测器实现CO₂温室气体干涉光谱数据探测,HgCdTe探测器工作温度对探测器性能具有重要影响。针对HgCdTe探测器恒定低温下工作的需求,设计了温度采集电路与温控功率驱动电路,并以Actel公司反熔丝工艺FPGA作为主控单元, 结合PID算法,完成了星载HgCdTe探测器温控系统,实现了探测器在轨温度控制。实验及应用结果表明,控温精度优于0.5℃, 控温稳定性优于0.1℃/s,满足HgCdTe探测器在轨工作温度要求。     

HgCdTe外延材料批量化生产及其质量控制

经过多年研发,我司的碲镉汞(HgCdTe)红外焦平面探测器已达到批量生产的水平。优异性能的红外探测器离不开高质量的HgCdTe外延材料,外延材料的厚度及组分均匀性、表面缺陷的控制以及HgCdTe外延/CdZnTe衬底晶格匹配度是批量化生产中需要控制的关键性因素,红外探测器的批量化生产也给HgCdTe外延材料质量稳定性以及一致性的控制提出了更高的要求。本文介绍了HgCdTe外延材料批量化生产中这几项关键指标的控制,以及外延质量优化后红外焦平面性能的提升。Abstract:关键词:     

高探测率HgCdTe光伏探测器

本发明涉及由HgCdTe单晶制备的红外辐射光伏探测器。用本专利提出的技术能获得光敏面大于结面、光敏面位于与HgCdTe半导体结面垂直的平面上的光伏探测器。按照本发明制备的探测器,由于具有上述的基本特征,使结面与探测器接收到的红外辐射方向平行。这种新型结构的探测器具有的主要优点是,可