128×1元GaAs／AlGaAs多量子阱扫描红外焦平面的红外成像

研制成功了１２８×１元ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ多量子阱扫描型红外焦平面（ＦＰＡｓ），器件的响应率达到ＲＰ＝２．０２×１０＾６Ｖ／Ｗ，截止波长为λ＝８．６μｍ，根据常规的黑体探测率定义，得到器件的黑体探测率为Ｄｂ＝２．３７×１０＾６ｃｍ．Ｈｚ／Ｗ，并最终获得了清晰的曙物体残留热像图。     

128×160元GaAs/AlGaAs多量子阱长波红外焦平面阵列

研制了128×160元GaAs/AlGaAs多量子阱红外焦平面阵列，它是目前国内报道的最大像元数的量子阱红外焦平面阵列. 77K时，器件的平均黑体响应率Rv＝2.81e7V/W,平均峰值探测率Dλ=1.28e10cm·W-1·Hz1/2，峰值波长λp=8.1μm，器件的盲元率为1.22%.     

128×160元GaAs/AlGaAs多量子阱长波红外焦平面阵列

研制了128×160元GaAs/AlGaAs多量子阱红外焦平面阵列,它是目前国内报道的最大像元数的量子阱红外焦平面阵列.77K时,器件的平均黑体响应率Rv=2.81×107V/W,平均峰值探测率Dλ*=1.28×1010cm·W-1·Hz1/2,峰值波长λp=8.1μm,器件的盲元率为1.22%.     

64×64元GaAs／AlGaAs多量子阱长波红外焦平面研制

报道了64×64 元GaAs/AlGaAs 多量子阱凝视型红外焦平面的研制,器件的平均响应率为RP= 7.24×105V/W,器件的平均黑体探测率为Db = 5.40×108cm ·Hz1/2/W ,峰值波长为λP= 8.2μm ,不均匀性小于20% ,并应用研制成的器件获得了室温物体的热像图     

9μm截止波长128×128 AlGaAs/GaAs量子阱红外焦平面探测器阵列

报道了128×128 AlGaAs/GaAs量子阱红外焦平面探测器阵列的设计和制作.采用金属有机化学气相淀积外延技术生长外延材料,并在GaAs集成电路工艺线上完成工艺制作.为得到器件参数,设计制作了台面尺寸为300μm×300μm的大面积测试器件;77K下2V偏压时暗电流密度为1.5×10-3A/cm2;80K工作温度下,器件峰值响应波长为8.4μm,截止波长为9μm,黑体探测率DB 为3.95×108(cm·Hz1/2)/W.将128×128元 AlGaAs/GaAs量子阱红外焦平面探测器阵列芯片与相关CMOS读出电路芯片倒装焊互连,在80K工作温度下实现了室温环境目标的红外热成像,盲元率小于1%.     

320×256 GaAs/AlGaAs长波红外量子阱焦平面探测器

量子阱红外探测器(Quantum well infrared photodetector, QWIP)已经经历了20多年的深入研究,各种QWIP器件,包括量子阱红外探测器焦平面阵列(FPA)的研制也已经相当成熟。但是在国内,受制于整体工业水平, QWIP焦平面阵列器件的研制仍然处于起步阶段。研制了基于GaAs/ AlxGa1-xAs 材料、峰值响应波长为9.9 m的长波320256 n型QWIP焦平面阵列器件,其像元中心距25 m, 光敏元面积为22 m22 m。GaAs衬底减薄后的QWIP焦平面阵列,与Si基CMOS读出电路(ROIC)通过铟柱倒焊互连,并且在65 K工作温度下进行了室温环境目标成像。该焦平面器件的规模和成像质量相比之前国内报道的结果都有较大提高。焦平面平均峰值探测率达1.51010 cmHz1/2/W。     

128×128GaAs量子阱红外焦平面探测器阵列铟柱制备

对量子阱红外探测器研制中通常采用的铟膜制备和铟柱生长技术进行了研究。从铟源的选择及蒸发的方法、距离、真空度的控制等方面做了大量实验,优化出了最佳工艺条件。铟源的纯度99.99%,电子束蒸发厚金属膜,旋转行星夹具,蒸发距离39cm,1.33×10-Pa真空下启动蒸5发程序和关闭高阀,辅以适当的剥离方法,最终在光敏芯片和读出电路上分别制备出符合设计要求的20μm×20μm×7μm(长×宽×高)铟柱。该工艺方法适用于任何厚金属膜的制备。     

GaAs／AlGaAs多量子阱红外探测器的特性研究

测量了GaAs/AlGaAs多量子阱红外探测器的伏安特性I_b(T_D,V_b)、黑体光响应电压V_S(T_D,T_B,V_b)和噪声电压V_N(T_D,V_b),由此获得器件的黑体电压响应率R_(VB)(T_D,V_b)和探测率D_B~*(T_D,V_b)并用Lorentz光响应线形对V_S(T_D,T_B,V_b)拟合给出器件的光电流谱的峰值波长λ_P和半峰宽λ_w。     

AlGaAs/GaAs多量子阱红外探测器暗电流特性

介绍了AlGaAs/GaAs多量子阱红外探测器(QWIP)暗电流与噪声的关系和降低暗电流的途径:基于湿法化学腐蚀工艺制作了300μm×300μm台面单元器件,并用变温液氦杜瓦测试系统在不同温度下对红外探测器暗电流进行了测试并分析.在温度小于40 K时,随着温度的改变暗电流没有明显的变化;当温度大于40 K时,暗电流随着温度的升高迅速变大,正、负偏压下QWIP暗电流具有不对称特性.     

长波640×512元GaAs/AlGaAs量子阱红外焦平面探测器的研制

量子阱红外探测器由于具有更高的材料均匀性和成品率,是红外探测技术研究的重点方向之一。本文通过突破材料外延、器件制备工艺、读出电路设计以及倒装互连等关键工艺技术,研制了长波640×512元GaAs/AlGaAs量子阱红外焦平面探测器。77 K下,器件的平均黑体响应率Rv为1.4×107 V/W,峰值探测率Dλ*为6.2×109 cm Hz1/2W-1,器件的盲元率达到了0.87％,响应率不均匀性5.8%,并在77 K下对探测器进行成像演示。     

160×128元多量子阱长波红外焦平面探测器件研制

报道了新研制出的160×128元GaAs/AlGaAs多量子阱长波红外焦平面器件。使用MBE的方法在半绝缘的GaAs衬底上生长器件结构；开发了用普通光刻技术和离子束刻蚀法制备2D光栅技术，以及探测器芯片与读出电路互联技术。在77 K时测试，器件的平均峰值探测率Dλ*=1.28×1010 cmW-1Hz1/2，峰值波长为λp=8.1 μm，截止波长为λc=8.47 μm。器件的非盲元率≥98.8％，不均匀性10％。     

GaAs／AlGaAs多量子阱红外探测器的光电流谱

测量了ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ多量子阱红外探测器在零偏压、小偏流和大偏压等条件下的光电流谱，并结合理论计算的光跃迁能量讨论了光电流谱的多峰结构和异常增强特性。     

GaAs/AlGaAs多量子阱红外探测器的γ辐照研究

本文报道了γ射线辐照对量子阱红外探测器性能的影响。γ射线的辐射剂量分别为１ｍｒａｄ、６ｍｒａｄ、１６ｍｒａｄ。测量了器件在不同γ辐照剂量下的光谱响应、暗电汉、黑体响应率。通过对实验结果的分析,暗电流和黑体响应率随γ辐照剂量增加而递减,表明探测器的性能随γ射线辐照剂量的增加而逐步衰减。     

GaAs/AlGaAs量子阱长波10.55 μm红外焦平面探测器

利用GaAs/AlGaAs量子阱结构,研制了像元规模为640×512、中心响应波长在10.55 μm附近的红外焦平面阵列器件,与50 K集成式制冷机耦合后,测试了相关性能,其等效噪声温差达到22.5 mK。焦平面组件通过了初步的开关机试验以及热真空试验后,表现良好。考虑封装冷屏导致在面源黑体测试时产生的焦面照度不均匀问题进行了数值计算,并分析了与近似解析计算的误差,表明当F数变小时应当采用数值计算,并认为探测器测试的非均匀性主要由照度不均匀贡献。针对10.55 μm量子阱探测器,利用开源的MEEP FDTD软件,进行了近场耦合的光场分布计算,计算结果表明目前的结构参数在光衍射方面是比较接近优化的。     

具有宽带响应的GaAs／AlGaAs多量子阱红外探测器

报道具有宽带响应的130元线列GaAs/AlGaAs多量子阱红外探测器的研究进展.通过表面光栅耦合,采用垂直入射的工作模式,在T=80K时测得器件探测率的光谱响应曲线的半峰宽为4.3μm.在λ_p=9.5μm时的峰值探测率为4.89×10~9cmHz~(1/2)/W,电压响应率为2.89×10~4V/W.     

10μm GaAs/AlGaAs多量子阱红外探测器研究

采用量子阱中唯一束缚态到扩展态间的光吸收,研制成中心波长10μm的探测器。本文给出了器件性能测试结果,并讨论了存在的主要问题。     

一种128×1的AlGaAs／GaAs多量子阱红外探测器线阵及其信号的读出

介绍了一种１２８×１多量子阱红外探测器线阵,并且与１２８×１读出电路相连接,成功地读出了相应的红外信号,均匀性良好。为以后的图像处理打下了基础,得出该读出电路可顺利的应用于这种探测器的结论。     

GaAs/AlGaAs多量子阱红外探测器外延材料PL谱研究

结合薛定谔方程和泊松方程,模拟计算得到GaAs/AlGaAs多量子阱红外探测器外延材料能带图,并对该材料进行光致荧光谱(PL)测量.结合理论计算,由材料吸收峰位置得到势垒高度以及势阱基态位置,采用传输矩阵法得到价带与导带基态能量,并由此推算出相应的红外探测响应波长.以傅里叶变换红外光谱仪对GaAs/AlGaAs多量子阱红外探测器器件进行光谱测量,测量结果表明,所采用的计算方法得出的理论结果与器件的光电流谱吻合较好,利用光荧光谱对外延材料进行测量,可以在器件工艺前,快速确定器件的探测波长,从而更加有效地开展器件的研究.     

9μm截止波长128×128 AlGaAs/GaAs量子阱红外焦平面探测器阵列

报道了128×128 AlGaAs/GaAs量子阱红外焦平面探测器阵列的设计和制作.采用金属有机化学气相淀积外延技术生长外延材料,并在GaAs集成电路工艺线上完成工艺制作.为得到器件参数,设计制作了台面尺寸为300μm×300μm的大面积测试器件;77K下2V偏压时暗电流密度为1.5×10-3A/cm2;80K工作温度下,器件峰值响应波长为8.4μm,截止波长为9μm,黑体探测率DB 为3.95×108(cm·Hz1/2)/W.将128×128元 AlGaAs/GaAs量子阱红外焦平面探测器阵列芯片与相关CMOS读出电路芯片倒装焊互连,在80K工作温度下实现了室温环境目标的红外热成像,盲元率小于1%.