甚长波碲镉汞红外探测器的发展

天基红外技术对于远程弹道导弹防御具有重要作用.当飞来的导弹位于地球阴影区域时,作为背阳的结果,空间温度很低,导弹呈现为一个微弱的冷目标,峰值波长在甚长波红外(VLWIR,大于14μm)波段,这时就需要VLWIR探测器.VLWIR对于大面阵碲镉汞焦平面(FPA)器件的设计来说是一种非常具有挑战性的波段.它要求高均匀性、低缺陷率、高量子效率、低暗电流和低噪声.主要通过对近年来刊发的部分有关英语文献资料的归纳分析,介绍了有关VLWIR/MCT技术的发展状况,其中一个发展趋势是从n-on-p空位掺杂器件结构转向非本征掺杂p-on-n器件结构.     

甚长波碲镉汞红外探测器制备研究

报道了碲镉汞甚长波红外焦平面探测器的最新研究进展。采用水平液相外延In掺杂和垂直液相外延Ａs掺杂技术生长了高质量的p on n型双层异质结材料。并通过提高材料质量将双层异质结材料的双晶衍射半峰宽控制在30 arcsec以内。基于台面器件加工、表侧壁钝化以及In柱互连工艺,制备了640×512,25μm碲镉汞甚长波红外焦平面器件。通过进一步优化了材料生长和芯片制备工艺,在65 K的工作温度下,该器件的截止波长为1435 μｍ,有效像元率为9806,平均峰值探测率为809×1010cm·Hz1/2·W-1。     

甚长波碲镉汞光伏探测器伏安特性分析

分析了注入同质结N-on-P和液相外延异质结P-on-N碲镉汞甚长波红外探测器在不同工作温度下的I-V特性,并对R-V特性进行了仿真计算,对比了扩散电流、产生-复合电流、表面漏电流、带间隧穿电流和缺陷辅助隧穿电流等暗电流对两种器件R-V特性的不同影响。     

双层异质结碲镉汞甚长波红外焦平面探测器研究进展

报道了甚长波碲镉汞红外焦平面探测器的最新研究进展。采用水平液相外延In掺杂和垂直液相外延As掺杂技术生长p-on-n异质结材料,并基于湿法腐蚀、表侧壁钝化、In柱互连工艺,制备了第一支甚长波碲镉汞台面型焦平面器件。在60 K的工作温度下,该器件的截止波长达到14.28 μm,有效像元率为94.5%,平均峰值探测率达到8.98×10¹⁰ cm·Hz^1/2·W^-1。     

As注入长波碲镉汞红外探测器工艺研究

p-on-n结构的碲镉汞红外探测器具有长的少子寿命、低暗电流、高R0A值等优点,是高温器件、长波甚长波器件发展的重要器件结构.而国内还鲜有砷注入掺杂p-on-n长波HgCdTe探测器的相关报道,为了满足军事、航天等领域对高性能长波探测器迫切的应用需求,针对As离子注入的长波p-on-n碲镉汞红外探测器退火工艺技术进行研...     

甚长波碲镉汞红外焦平面探测器

采用砷离子注入p-on-n平面结技术制备了77 K工作温度下截止波长分别为13.23 μm和14.79 μm、像元中心距为25 μm的甚长波640×512探测器,并对其基本性能和暗电流进行了测试和分析。结果表明,对于截止波长为13.23 μm的甚长波640×512（25 μm）,器件量子效率为55%,NETD平均值为21.5 mK,有效像元率为99.81%;对于截止波长为14.79 μm的甚长波640×512（25 μm）,器件量子效率为45%,NETD平均值为34.6 mK,有效像元率为99.28%。这两个甚长波器件在液氮温度下的R₀A分别为19.8 Ω·cm²和1.56 Ω·cm²,达到了“Rule07”经验表达式的预测值,器件噪声主要受散粒噪声限制,显示出了较好的器件性能。     

背景辐射对甚长波碲镉汞光导器件性能的影响

通过对甚长波碲镉汞器件的信号、噪声、有效寿命等的测试分析,研究背景辐射对甚长波器件性能的影响.利用冷光阑和黑体照射改变器件接收的背景辐射,设计并搭建了变背景有效寿命测试装置.改变背景辐射,测试甚长波器件的电阻、信号、噪声、噪声频谱、有效寿命.测量结果表明,增加立体角为30°的冷光阑后,随着背景辐射的减小,器件的电阻、信号、噪声、探测率等都有不同程度的增加;噪声频谱测试证明,1 kHz频率处的噪声主要是产生-复合噪声;改变黑体温度的变背景的有效寿命测试结果证明,背景辐射对寿命的影响很大,背景辐射减小,光生载流子的有效寿命增加.分析甚长波器件表面和体内的S-R复合、俄歇复合、辐射复合等复合机制,利用非平衡载流子和器件有效寿命理论对器件的寿命和产生复合噪声随背景辐射的变化进行理论计算,计算结果与实验结果存在一定的差异,但在随背景辐射变化的趋势上一致,并对两者的差别进行了分析.     

碲镉汞长波探测器暗电流优化模拟

报道了利用Silvaco软件对Hg1-x Cd x Te(x=0.22)n-on-p型长波探测器的模拟仿真结果。采用二维简化pn结模型,以品质因子R0A为标准,模拟计算了载流子寿命、缺陷密度、表面态、p区受主浓度、p区厚度、n区厚度宽度对暗电流的影响,得出在良好的品质因子范围内各个参量可以接受的范围。并针对重要参量利用软件对其复合速率,电流分布,载流子浓度等进行了详细模拟分析,为探测器设计制备提供了参考。     

长波红外碲镉汞探测器

1 引言 红外辐射最早是1800年英国的天文学家赫谢耳(W.Herschel)在研究太阳光谱的热效应时,用水银温度计测量各种颜色光的加热效果而发现的。1830年,L.Nobili利用塞贝克发现的温差电效应制成了“温差电型辐射探测器”;     

长波碲镉汞探测器的原位集成微透镜技术研究

采取原位集成的方式在红外焦平面探测器芯片的入光侧制备微透镜阵列以达到增强信号以及减小串音的作用,通过光学分析获得了匹配不同中心距器件的微透镜结构设计,在长波碲镉汞320×256,50 μm和30 μm中心距的探测器上验证了原位集成的微透镜阵列能够有效地通过汇聚光线,使信号增强分别达到28 %和61 %。对于超高灵敏度红外探测以及SWaP和超大规模红外探测器研究具有重大意义。     

HgCdTe 甚长波红外光伏器件的光电性能

甚长波指的是波长大于14 m的波段,该波段富含大量的信息,包括大气中的湿度和CO2的含量,以及云层的结构和温度的轮廓,这些对大气遥感探测是必须的。采用在CdZnTe衬底上液相外延生长的As掺杂p型材料上进行B+离子注入形成平面结,制成了在液氮温度下,截止波长达到14 m的单元变面积结构和小的焦平面器件。测试结果显示,甚长波器件有反向的开启现象,可能是甚长波器件表面发生反型造成的。单元变面积器件的测试结果显示,甚长波表面电流与体电流是可以比拟的,即表面漏电较大。而变温测试发现,甚长波器件在温度低于50 K时,隧穿电流占主导。在60 m60 m中心距的小面阵器件中,50 m50 m的光敏元I-V特性最差。     

一种碲镉汞长波红外探测器暗电流测试方法

碲镉汞红外焦平面探测器的暗电流一般是在无法接受到外界热辐射的状态下进行测试,这种测试方法需要在特殊的杜瓦结构里进行测试,只能在实验室进行测试。本文介绍了一种在实际应用杜瓦结构中评价碲镉汞长波红外探测器暗电流的测试方法,该方法不需要改变组件结构,仅通过常规的性能测试和利用理论公式计算就可得到暗电流数值。对320×256 长波碲镉汞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实验室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。     

Au掺杂碲镉汞长波探测器技术研究

昆明物理研究所多年来持续开展了对Au掺杂碲镉汞材料、器件结构设计、可重复的工艺开发等研究,突破了Au掺杂碲镉汞材料电学可控掺杂、器件暗电流控制等关键技术,将n-on-p型碲镉汞长波器件品质因子(R₀A)从31.3Ω·cm²提升到了363Ω·cm²(λcutoff=10.5μm@80 K),器件暗电流较本征汞空位n-on-p型器件降低了一个数量级以上。研制的非本征Au掺杂长波探测器经历了超过7年的时间贮存,性能无明显变化,显示了良好的长期稳定性。基于Au掺杂碲镉汞探测器技术,昆明物理研究所实现了256×256 (30μm pitch)、640×512 (25μm pitch)、640×512 (15μm pitch)、1 024×768 (10μm pitch)等规格的长波探测器研制和批量能力,实现了非本征Au掺杂长波碲镉汞器件系列化发展。     

长波碲镉汞集成偏振探测器的设计

红外探测器已经得到了广泛的应用,近年来,对红外探测器的探测、识别能力提出了更高的要求,迫切需要红外探测器进行创新发展。随着微电子工艺的快速进步,使多种功能的芯片集成在红外探测器上成为可能,也为红外探测器进行创新提供了基础。本文介绍了偏振探测功能在长波碲镉汞探测器上的集成设计、相应的设计验证结果以及成像试验情况,这些工作的介绍为集成红外探测器的开发提供了良好的借鉴。     

长波碲镉汞探测器RV特性分析

对硼离子注入制备的N on P平面结长波碲镉汞探测器的RV曲线进行分析,研究不同偏压下暗电流机制,提取得到探测器的电学参数及理想因子,表明为提升器件性能,需要对探测器的陷阱辅助隧穿电流及产生复合电流进行抑制。通过对长波碲镉汞探测器RV曲线的拟合分析,表明RV拟合技术作为一种有效的分析方法,可用于评估器件性能和工艺状态,并指导工艺改进。     

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。     

Molecular beam epitaxy grown long wavelength infrared HgCdTe on Si detector performance

The use of silicon as a substrate alternative to bulk CdZnTe for epitaxial growth of HgCdTe for infrared (IR) detector applications is attractive because of potential cost savings as a result of the large available sizes and the relatively low cost of silicon substrates. However, the potential benefits of silicon as a substrate have been difficult to realize because of the technical challenges of growing low defect density HgCdTe on silicon where the lattice mismatch is ∼19%. This is especially true for LWIR HgCdTe detectors where the performance can be limited by the high (∼5×10⁶ cm⁻²) dislocation density typically found in HgCdTe grown on silicon. We have fabricated a series of long wavelength infrared (LWIR) HgCdTe diodes and several LWIR focal plane arrays (FPAs) with HgCdTe grown on silicon substrates using MBE grown CdTe and CdSeTe buffer layers. The detector arrays were fabricated using Rockwell Scientific’s planar diode architecture. The diode and FPA and results at 78 K will be discussed in terms of the high dislocation density (∼5×10⁶ cm²) typically measured when HgCdTe is grown on silicon substrates.     

钝化界面植氢优化的碲镉汞中波红外探测芯片

报道了在钝化界面进行低能等离子体植氢优化的n+-on-p碲镉汞(HgCdTe)中波(MW,mid-wavelength)光伏红外探测芯片的研究成果.基于由采用分子束外延技术生长的HgCdTe薄膜材料,通过注入阻挡层的生长、注入窗口的光刻、形成光电二极管的B+注入、钝化介质膜的生长、优化钝化界面的等离子体植氢、金属化和铟...