HgCdTe混合焦平面阵列

前言近年来,HgCdTe已成为高密度焦平面阵列第二代红外成像系统的重要的半导体材料。为得到所需性能,提出一种采用HgCdTe光电二极管和硅电荷耦合器件的混合焦平面结构。异质结和薄基底二极管结构可保证在3～5微米和8～12微米两个波段制成性能高的器件。因为这两种结构都可大大降低饱和电流密度。本文介绍异质结和薄基底混合阵列的最近发展。     

碲镉汞混合镶嵌焦平面

研制出一种将碲镉汞光电二极管直接制造在各种衬底材料上的独特工艺,这种工艺可使占空因子高达90％以上,其优点是:热失配最小,串光小于1％,可以拼制成大面积列阵。这种结构系由粘合在衬底上的全蚀刻(fully delineated)的薄碲镉汞探测器元件组成,衬底内含CCD器件或者布有各个探测器的引出线,它们的端点同一个公用栅电极相连接。直接制造在硅衬底上的4×4元列阵的探测率D~*(4.5微米)为1.3×10~(10)厘米·赫~(1/2)·瓦。这种列阵可以直接应用于有4000个探测器的镶嵌面。将来有可能制造出128×128元的电子学扫描焦平面。     

光伏HgCdTe混合焦平面列阵的性能

第二代红外成象系统要求高密度的焦平面列阵便于凝视成象应用。为满足此需要,研制了光电二极管HgCdTe探测器和信号处理Si—CCD器件相组合的焦平面结构。通常用的离子注入混合列阵与CCD多路传输器虽然已成功地实现互连,但是用液相外延(LPE)层制备的混合列阵在性能、信号处理和输出效率方面具有独特的优点。采用富汞LPE技术制备的异质结二极管,其性能优于一般的离子注入器件。这种器件的面电阻高,组分均匀性好。本文就8—12μm和3—5μm波段范围所用器件的制备情况作简要介绍。     

HgCdTe镶嵌阵列现状

1.液相外延材料用液相外延法在CdTe衬底上生长成器件品级的HgCdTe,其截止波长范围为3～14微米。这一工艺是前两年研究的。目前,液相外延层与块晶体材料相比,前者的截止波长一致性较高。在中波红外外延层上,生成态载流子浓度通常适用于制造二极管,而长波红外外延层则很易调节成适用的浓度。在混合式器件所需要的厚度范围内,生成态外延层的厚度可控制为变化不超过1微米。目前外延层的尺寸仅受到所能获得的大单晶衬底的限制。     

长波HgCdTe红外焦平面列阵

概述了以 Hg_(1-x)Cd_xTe 体材料和双异质结构外延材料为衬底,采用平面工艺研制成两种不同结构的光伏二极管列阵与用 MOS 工艺制作的信号处理器互联而成的8×8长波红外焦平面列阵。它的响应波长已达到10μm,D~*大于2×10~9cmHz~(1/2)W~(-1),非均匀性小于50%,R_0一般大于200kΩ,个别达到1MΩ以上。     

双波段红外HgCdTe焦平面列阵

本文综述法国原子能委员会LETI红外实验室在双波段红外焦平面列阵方面所做的研究工作.在工艺上,该实验室采用的是通过分子束外延法在晶格匹配的高质量CdZnTe衬底上生长的HgCdTe多层掺杂异质结构.器件的结构是n+ppn,而且在空间上是相干的.长波层是一个平面状的n+/p二极管,它是通过离子注入制成的,而波长较短的p-n二极管则是在分子束外延过程中通过掺铟在原位制成的.最后一个结是通过台面蚀刻而被隔离的,探测器通过铟丘与一个读出效率接近100%的读出电路互连.每个像元有一个或两个铟丘,用来按序或者同时访问两个波长,探测器的间距分别为50μm和60μm.每个波段中的单元探测器所呈现的性能接近用标准工艺制作的单色探测器的性能.为了优化双波段红外焦平面列阵的性能,LETI红外实验室专门为这种列阵设计了一种硅CMOS读出电路.本文介绍了128×128元(间距为50μm)中波红外(2μm～5μm)双色焦平面列阵在77K温度处操作时的光电性能.     

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。     

俄罗斯HgCdTe红外焦平面探测器的现状

介绍了俄罗斯对HgCdTe红外焦平面探测器的分代标准,及俄罗斯\     

HgCdTe微台面红外焦平面技术研究

文章报导了采用液相外延(LPE)生长P型材料、B离子注入成结、全干法深台面刻蚀、深台面侧向钝化及电极引出技术制备出中波320 ×256HgCdTe微台面阵列结构,其相元中心距为30μm,截止波长为5. 0μm。     

混合式镶嵌红外/CCD焦平面

混合式镶嵌红外/CCD焦平面结构的探测器元件具有高的封装密度,这可用成本相宜的平面加工技术来实现。该焦平面结构更可取的是:在含有集成CCD信号处理电路的硅衬底上,有一层绝缘层,而镶嵌光伏(Hg,Cd)Te探测器阵列就制造在此绝缘层上。自探测器阵列来的光电信号,通过薄膜电互连以及穿过绝缘层并在该层表面露出的接触衬垫,与CCD电路耦合。     

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红外焦平面用锥形节流致冷杜瓦组件

介绍了一种用于HgCdTe红外焦平面的致冷器杜瓦组件的设计和试验情况.该组件通过采用锥形结构,包括锥形杜瓦和锥形节流致冷器两部分,提高了降温速度,有效地缩短了组件的轴向尺寸,结构更加紧凑,尤其适用于轴向尺寸受到限制的红外导引头.     

制备HgCdTe红外焦平面器件的离子注入技术

1 前言 啼镉汞光伏型红外焦平面列阵器件(IRF-PAs)是以外延材料为基础发展起来的,其基本工作原理利用了P-n结的光电效应。目前,碲镉汞光伏型红外焦平面的器件结构主要是离子注入形成的n-on-p和p-on-n平面结。虽然现在已     

32×32甚长波红外HgCdTe焦平面器件

甚长波红外波段富含大气湿度、CO2含量及云层结构和温度轮廓等大量信息,是大气遥感的重要组成部分。设计了一种3232甚长波红外焦平面阵列,采用在ZnCdTe衬底上液相外延生长的As掺杂p型材料上进行B+离子注入形成光敏元,通过铟柱倒焊技术和带有改进型背景抑制结构的读出电路互联,制成截止波长达到14 m的焦平面器件。该红外焦平面器件像元面积为60 m60 m,工作温度在50 K温度下。测试结果显示:读出电路性能良好,焦平面黑体响应率达到1。35107V/W,峰值探测率为2。571010 cmHz1/2/W,响应率非均匀性约为45%,盲元率小于12%。     

HgCdTe红外焦平面阵列像素内灵敏度函数仿真

对于<2的欠采样成像红外搜索和追踪系统,点目标能量集中在单像素内。由于焦平面阵列像素内灵敏度（IPS：Intra-Pixel Sensitivity）存在空间非均匀性,会降低目标的能量和质心测量精度。传统的光点扫描实验测试和数值仿真方法可有效表征和分析IPS,但系统和模型复杂度高、效率低,且实验测试无法分析IPS空间非均匀性与探测器参数的关系。针对上述问题,提出基于蒙特卡洛方法的HgCdTe红外焦平面阵列IPS仿真模型,分析了IPS空间非均匀性的影响因素。结果表明,减小像素中心距或增大吸收层厚度,IPS的空间非均匀性减小;随波长增大,IPS的空间非均匀性增大。该仿真和分析对高能量集中点目标测量精度的提升具有重要参考意义。     

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.     

用于焦平面阵列的光电探测器 第二部分:HgCdTe

本文探讨 HgCdTe 的性质和一些新型结构,包括晶体生长、性能和探测器阵列的制作。     

硅基HgCdTe面阵焦平面器件结构热应力分析

红外焦平面器件是一个多层结构,包含外延衬底、HgCdTe芯片、Si读出电路、互连In柱、粘结胶以及引线基板等,由于各层材料之间的热膨胀系数不同导致焦平面器件在工作中承受很大的热应力,热应力是导致红外焦平面器件失效的重要因素之一。本文运用一维模型以及有限元分析方法对硅基HgCdTe320×240焦平面器件结构进行热应力分析,结果表明,改变Si衬底厚度、粘结胶的杨氏模量以及基板的热膨胀系数,都会不同程度地影响HgCdTe薄膜上的受力,其中基板的热膨胀系数对HgCdTe薄膜所受的应力影响最大。通过选用合适的基板可以有效降低HgCdTe薄膜所受的应力,从而降低器件失效率。     

HgCdTe焦平面探测阵列干法技术的刻蚀速率研究

首次报道了HgCdTe焦平面探测器微台面列阵成形工艺的干法技术有关刻蚀速率的一些研究结果。从HgCdTe外延材料的特点出发,详细分析了其干法刻蚀适用的R IE(Reactive Ion Etching)设备、刻蚀原理以及刻蚀速率的影响因素。采用ICP ( Inductively Coup led Plasma)增强型R IE技术,研究了一种标准刻蚀条件的微负载效应( etch lag)对刻蚀速率的影响,以及刻蚀非线性问题,并获得刻蚀速率随时间的关系。