碲镉汞红外探测器高低温循环特性研究

由于卫星长寿命的要求与机械制冷机有限寿命的矛盾，制冷机必须采用间歇式工作模式，因此星载碲镉汞红外探测器在太空中工作会经受从常温（20℃）到低温（-173℃以下）的成千上万次的温度循环，这给红外探测器带来了新的可靠性问题。本文介绍了自主研发的高低温循环试验系统，液氮致冷，温度循环范围为295K到100K。利用试验系统对两种型号的红外探测器组件进行了温度循环试验可靠性研究，测试和统计了循环试验前后的电阻、信号和噪声变化，针对具体试验结果做了分析和解释，为器件的工艺研发和改进提供了参考。     

碲镉汞红外探测器高低温循环特性研究

由于卫星长寿命的要求与机械制冷机有限寿命的矛盾,制冷机必须采用间歇式工作模式,因此星载碲镉汞红外探测器在太空中工作会经受从常温(20℃)到低温(-173℃以下)的成千上万次的温度循环,这给红外探测器带来了新的可靠性问题.本文介绍了自主研发的高低温循环试验系统,液氮致冷,温度循环范围为295K到100K.利用试验系统对两种型号的红外探测器组件进行了温度循环试验可靠性研究,测试和统计了循环试验前后的电阻、信号和噪声变化,针对具体试验结果做了分析和解释,为器件的工艺研发和改进提供了参考.     

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”;     

碲镉汞线列红外探测器模块温度循环的可靠性

针对直接倒焊(Ⅰ型)、间接倒焊(Ⅱ型)两种红外探测器模块,两者中的探测器芯片、硅读出电路和引线基板的尺寸完全相同,只在倒焊封装结构上有所差异,用有限元方法分析比较了这两种封装形式的基本模块于液氮温度时的热应力和形变大小情况,分析结果与实验现象符合较好,模块低温形变值的测量验证了有限元分析结果的合理性.     

碲镉汞光导探测器的性能

本文分析了探测器长度对Hg_(1-x)Cd_xTe光导探测器性能的影响。分析是针对工作在77～300K温度范围3～5μm和8～14μm波段的器件进行的。将由几个厂商制造的探测器的实验数据与基于Rittner模型及我们为有阻挡接触点的光导器件开创的理论研究所做的理论预测进行了比较。力图阐明理论与实验结果之间的差异。     

12.5 μm碲镉汞长波红外探测器暗电流研究

随着红外探测器技术的发展,延长探测器的工作波长成为重要的发展方向之一。由于工作波长随x值的变化而带隙可调,碲镉汞材料得到了广泛应用。随着波长增长,暗电流成为限制红外探测器发展的主要因素。以12.5 μm碲镉汞长波红外探测器为例,通过仿真研究了工作温度和固定电荷对其暗电流的影响,并对77 K和60 K下不同种类的暗电流进行了分析。该研究使我们对12.5 μm探测器的暗电流具有更深入的了解,为提高12.5 μm探测器的制备水平提供了方向。     

高工作温度碲镉汞红外探测器杜瓦结构研究

随着第三代红外探测器技术的快速发展,高工作温度红外探测器成为重要的发展方向.本文报道了在高工作温度碲镉汞红外探测器杜瓦结构小型化、低功耗、高可靠性方面的研究进展.通过杜瓦结构的优化设计,搭配旋转整体式低温制冷机K562S short,制备出组件体积为80 mm ×61 mm ×39 mm,重量为212 g,启动时间为2.5 min,工作温度达到150 K的高工作温度中波碲镉汞红外探测器,并初步完成了组件可靠性试验验证,为高工作温度碲镉汞红外探测器的工程化应用奠定了 一定的基础,对高工作温度碲镉汞红外探测器的小型化、低功耗、高可靠性研究具有一定的指导意义.     

航空遥感用碲镉汞光导探测器的研究

介绍几种航空遥感用碲镉汞光导红外探测器的基本设计原理、结构及性能.     

Fundamental physics of infrared detector materials

The fundamental parameters of IR photon detection are discussed relevant to the meaningful comparison of a wide range of proposed IR detecting materials systems. The thermal generation rate of the IR material is seen to be the key parameter that enables this comparison. The simple materials physics of 1) intrinsic direct bandgap semiconductors; 2) extrinsic semiconductors; 3) quantum well devices, including types I, II, and III superlattices; 4) Si Schottky barriers; and 5) high temperature superconductors, will be examined with regard to the potential performance of these materials as IR detectors, utilizing the thermal generation rate as a differentiator. The possibility of room temperature photon detection over the whole IR spectral range is discussed, and comparisons made with uncooled thermal detection.     

红外焦平面探测器封装结构热应力分析

红外焦平面探测器是一个主要由引线基板、硅读出电路、铟柱和探测器芯片组成的多层结构。由于材料层间热膨胀系数的差异,低温时探测器中会产生相当大的热应力,对探测器温度循环可靠性影响严重。为了考察红外焦平面探测器低温下的热应力情况,建立了探测器结构的有限元分析模型;利用该模型分析了引线基板热膨胀系数、弹性模量,及其厚度分别对Si、CdZnTe衬底类型的探测器热失配应力和形变的影响;根据对这两种类型探测器的分析结果,分别提出了相应的改进方法,并对方法进行了计算验证。     

波段内激光辐照光电探测器的光热效应实验研究

以1.06μm激光为例,使用PC型HgCdTe探测器,从实验的角度全面给出探测器各种可能的激光响应结果;同时给出响应波段内激光辐照探测器时光、热各自作用及光热综合作用的实验曲线,并结合此结果以清晰直观的图像分析了波段内激光辐照光电探测器时各种响应结果的成因.研究表明:激光辐照过程中,探测器信号响应曲线是光、热综合作用的竞争结果;激光停照后,信号曲线仅反映探测器的热恢复过程;光电导探测器的光响应和热响应随工作温度的变化均存在峰值响应.探测器的工作温度、激光功率密度和辐照时间是影响探测器信号响应曲线行为的关键参数.     

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.     

结构和工艺对碲镉汞光导探测器响应率的影响

分析了探测器表面复合和扫出效应对光激发非平衡栽流子寿命和响应率的影响。并进行了实例数字计算,提出了表面和扫出的影响是目前8～14μm碲镉汞光导探测器在工艺和结构上必须予以重视的问题。     

激光辐照PC型HgCdTe探测器热效应的计算

通过测量ＰＣ型ＨｇＣｄＴｅ探测器电阻与温度的关系及激光辐照下电阻随时间的变化，建立了热模型，计算了三种损伤机制下的激光损伤阈值。     

空间用1.6μmHg1—xCdxTe室温光伏探测器

报道敢采用改进的区熔工艺生长的三元系金属化合物半导体ＨｇＣｄＴｅ材料研制的短波光伏探测器，其工作温度为室温，在响应波段１．５８－１．６４μｍ内探测率优于３．０×１０＾－１１ｃｍＨｚ＾１／２Ｗ＾－１，量子效率达７０％。暗电流主要受制于扩散电流与产生复合电流，器件经环境模拟试验，定标与联试，完全符合空间工程应用的要求。     

大面积光伏碲镉汞四象限探测器的设计考虑

介绍了ＣＯ２激光制导用大面积光伏碲镉汞四象限探测器的参数设计和工艺考虑，重点讨论了材料参数对器件主要性能参数的影响，得出ｐ型衬底浓度的最佳选择范围为（０．５～１．５）×１０１６ｃｍ－３。研制结果表明，探测器的各项性能参数均达到了设计指标要求。