128×1线列InGaAs短波红外焦平面的研究

报道了用分子束外延(MBE)方法生长的掺杂InGaAs吸收层PIN InP/InGaAs/InP双异质结外延材料,通过干法刻蚀和湿法腐蚀相结合制作台面、硫化和聚酰亚胺钝化、电极生长等工艺,制备了128×1台面正照射InGaAs探测器阵列.测试了器件的变温I-V、响应光谱和探测率,在278K时平均峰值探测率为1.03×1012cmHz1/2W-1.实现了128元InGaAs探测器阵列与CTIA结构L128读出电路相互连,经封装后,在室温(291K)时成功测出128元响应信号.焦平面响应的不均匀性为18.3%,并对不均匀性产生的原因进行了分析.

256元InGaAs线列红外焦平面及扫描成像

报道了用分子束外延(MBE)方法生长掺杂InGaAs的PIN InP/InGaAs/InP外延材料,通过台面制作、硫化处理、ZnS/聚酰亚胺双层钝化、电极生长等工艺,制备了256元正照射台面InGaAs线列探测器,278K时平均峰值探测率为1.33×1012cmHz1/2W-1.测试了不同钝化方式探测器典型I-V曲线和探测率,硫化可以减小探测器暗电流,ZnS/聚酰亚胺双层钝化效果最好.并对ZnS/聚酰亚胺双层钝化InGaAs探测器进行了电子辐照研究.256元InGaAs探测器阵列与两个CTIA结构128读出电路互连并封装,在室温时,焦平面响应率不均匀性为19.3%.成功实现了室温扫描成像,图像比较清晰.

锑化物红外探测器国内外发展综述

锑化物探测器是当前主要的红外探测器类型之一,主要包括InSb、InAsSb、InAlSb以及II类超晶格(T2SL)等红外探测器,覆盖红外短、中、长波。锑化物探测器在精确制导、机载光电、视觉增强、天文观测、气象卫星、火灾告警、人员搜救等军事和民用领域都有广泛应用。当前红外探测器已经全面进入第三代发展阶段,锑化物红外探测器也不断出现新技术、新特点和新应用。本文详细分析了锑化物红外探测器的国内外发展现状、工艺路线、技术特点等,并对锑化物红外探测器未来的发展趋势进行了预测。

LBIC技术研究InGaAs线列探测器串音及光敏感区

利用激光诱导电流技术研究了InGaAs台面探测器的相邻探测器间的串音和光敏感区。用分子束外延方法生长掺杂InGaAs的PIN InP/InGaAs/InP外延材料,制备了256×1正照射台面InGaAs线列探测器。测试结果表明,InGaAs线列探测器相邻探测器间没有串音,虽然台面结构周围吸收层已被腐蚀,但因为少数载流子的侧向收集,扩大了有效光敏感区。

Ar^+刻蚀对InGaAs,n-InP和p-InP表面损伤及消除

研究了Ar+刻蚀对InGaAs,n-InP和p-InP表面的损伤,并用湿法腐蚀后处理消除损伤.Ar+刻蚀后InGaAs表面均方根粗糙度较小,而n-InP和p-InP表面明显变粗糙.刻蚀后InGaAsPL强度增加,而n-InP和p-InPPL强度都减小.用XPS分析了未刻蚀、Ar+刻蚀和湿法腐蚀后处理三种情况下样品表面原子含量.刻蚀后InGaAs表面In和Ga含量明显增加,n-InP和p-InP表面有严重P缺失.湿法腐蚀后,样品表面原子含量和未刻蚀前基本一致.

320×256 InAs/GaSb超晶格中/短波双色探测器组件研制

InAs/GaSb超晶格材料制备的新型红外器件在最近十几年得到了迅速发展。文中开展了InAs/GaSb二类超晶格中/短波双色焦平面探测器组件研制,设计了中/短波双色叠层背靠背二极管芯片结构,用分子束外延技术生长出结构完整、表面平整、低缺陷密度的PNP结构超晶格材料,制备出性能优良的320×256双色焦平面探测器组件,对探测器组件进行了测试分析。结果显示,在77 K下中波二极管RA值达到26.0 kΩ·cm^2,短波的RA值为562 kΩ·cm^2。光谱响应特性表明短波响应波段为1.7~3μm,中波为3~5μm,满足设计要求。双色峰值探测率达到中波3.12×10^11cm·Hz1/2W^-1,短波1.34×10^11cm·Hz1/2W^-1。响应非均匀性中波为9.9%,短波为9.7%。中波有效像元率为98.46%,短波为98.06%。

微波反射光电导衰减法测量InGaAs吸收层的均匀性

外延材料的均匀性对制备大型线列和二维面阵焦平面阵列(FPA)探测器非常重要。用微波反射光电导衰减法(-μPCD)分别在300 K和85 K温度下测量了用分子束外延技术生长的p-InP/n-InGaAs/n-InP双异质结中掺杂InGaAs吸收层的载流子寿命分布图,并详细论述了这种测试技术的理论基础。在300 K和85 K时,平均寿命分别为168.2 ns和149.4 ns,结果与ZnS/n-InGaAs/n-InP的基本一致。寿命变温曲线表明,中等掺杂InGaAs载流子寿命在低温下变化较小。-μPCD法可以非接触无损伤快速测量p-InP/n-InGaAs/n-InP双异质结中InGaAs的寿命图,对于表征InGaAs吸收层的均匀性有潜在的应用,这对研制均匀性良好的InGaAs焦平面探测器非常重要。

闭管扩散Zn对InP表面性质的影响

利用闭管扩散方法以Zn3P2为扩散源,在不同扩散温度和扩散时间下对非故意掺杂InP(100)晶片进行扩散.用电化学C-V法(ECV)和二次离子质谱法(SIMS)分别测出了空穴浓度和Zn的浓度随深度的分布曲线.结果表明扩散后InP表面空穴和Zn的浓度在扩散结附近突然下降,InP表面空穴浓度主要取决于扩散温度,扩散深度随着扩散时间的增长而变大,InP表面Zn浓度一般比空穴浓度高一个数量级.另外对扩散后的样品进行光致发光(PL)测试,表明在保证表面载流子浓度的同时,适当降低扩散温度和增加扩散时间能减小对InP表面性质的影响.

两种钝化结构InGaAs红外探测器低频噪声的研究

低频噪声的测量和分析已成为红外探测器性能和可靠性评估的一种重要手段。制备了聚酰亚胺单层钝化和硫化后ZnS/聚酰亚胺双层钝化两种结构InGaAs探测器,测试了不同偏压或不同温度下器件的低频噪声谱,讨论了偏压和温度对InGaAs探测器低频噪声的影响。随着偏压的增加,噪声增大,拐点向低频方向移动,并且低频噪声随温度降低而减小。认为硫化后ZnS/聚酰亚胺双层钝化器件相对聚酰亚胺单层钝化器件相同偏压或温度下噪声较小,拐点低。因为硫化处理和ZnS层增强了钝化效果,器件的表面漏电流明显减小,因而大大降低了器件的低频噪声。

InGaAs红外焦平面

本文概括了国内外InGaAs红外焦平面的研究现状、发展趋势和基本性质。介绍了几种InGaAs红外焦平面的结构和工作原理,及其在军用、民用和空间遥感领域的应用前景。对InGaAs焦平面的研究和开发将具有非常重要的意义。

适用于宽温度范围高稳定的Q开关LiNbO_3晶体

分析了俄罗斯的Q开关LiNbO3 晶体的成分 ,这种开关用在Nd∶YAG激光测距仪上 ,能够在温度 - 5 0～ 5 0℃范围内稳定工作。通过测量紫外吸收边的位置、红外振动光谱、晶格常数和居里温度的方法 ,测出晶体中的锂铌比([Li]/ [Nb])为 4 9.0 2 / 5 0 .98。分析认为晶体中的锂铌比是影响LiNbO3 晶体Q开关温度稳定性的主要因素。

InSb红外焦平面探测器结构应力的ANSYS分析

借助有限元软件系统分析了铟柱取不同直径时红外探测器整体结构的应力分布.模拟结果表明,在固定铟柱高度的前提下,当铟柱直径以2μm的步长从36μm减小到18μm的过程中,InSb芯片上的最大应力值呈现出先减小,后线性增加的趋势,但铟柱上应力最大值始终保持在15.7MPa左右,且分布几乎不变.S i读出电路上的应力小于InSb芯片上的应力值,变化趋势类同于InSb芯片上应力的变化趋势.铟柱直径取30μm时,InSb芯片和S i读出电路上的应力均达到最小值260MPa和140MPa,整个器件的应力分布在接触区呈现明显的集中性、均匀性,分布更合理.

InAs/GaSb二类超晶格中/短波双色红外焦平面探测器

InAs/GaSb超晶格材料已经成为了第三代红外焦平面探测器的优选材料。开展了InAs/GaSb二类超晶格中/短波双色焦平面探测器器件结构设计、材料外延、芯片制备,对钝化方法进行了研究,制备出性能优良的320×256双色焦平面探测器。首先以双色叠层背靠背二极管电压选择结构作为基本结构,设计了中/短波双色芯片结构,然后采用分子束外延技术生长出结构完整、表面平整、低缺陷密度的PNP结构超晶格材料。采用硫化与SiO2复合钝化方法,最终制备的器件在77 K下中波二极管的RA值达到13.6 kΩ·cm^2,短波达到538 kΩ·cm^2。光谱响应特性表明短波响应波段为1.7~3μm,中波为3~5μm。双色峰值探测率达到中波3.7×10^11cm·Hz^1/2W^-1以上,短波2.2×10^11cm·Hz^1/2W^-1以上。响应非均匀性中波为9.9%,短波为9.7%。中波有效像元率为98.46%,短波为98.06%。

面阵探测器相连缺陷元识别定位

面阵探测器相连缺陷元的光电信号与正常元基本相同,因此采用现有面阵测试方法无法识别相连缺陷元.针对相连缺陷元的特点,提出了借助改变面阵探测器光电响应的方法来实现相连缺陷元的识别定位.实验结果表明,该方法使面阵探测器分为两个不同透过率探测单元,多元相连缺陷元响应电压是相对应的两个不同透过率探测单元响应电压之和的平均值.采用MATLAB软件对测试数据进行分析处理,分析结果清晰给出缺陷元诸如个数、形状和位置等详细信息.采用本方法面阵探测器相连缺陷元可以被显著识别定位.研究结果为今后的面阵探测器评测与可靠性提高提供了参考.

InSb面阵探测器铟柱缺陷成因与特征研究

通过基于正性光刻胶的不同像元尺寸铟柱阵列及器件制备,研究In Sb面阵探测器铟柱缺陷成因与特征.分别研制了像元尺寸为50μm×50μm、30μm×30μm、15μm×15μm的面阵探测器的铟柱阵列,并制备出In Sb面阵探测器,利用高倍光学显微镜和焦平面测试系统对制备的芯片表面形貌、器件连通性及性能进行了检测与分析.研究结果表明:当像元尺寸为50μm×50μm时,芯片表面形貌和器件连通性测试结果较好;随着像元尺寸减小,芯片表面会出现铟柱相连或铟柱缺失缺陷,器件连通性测试结果与表面形貌相吻合.铟柱相连缺陷是由光刻剥离时残留铟渣引起的铟相连造成;铟柱缺失缺陷是由光刻时残留光刻胶底膜引起的铟柱缺失造成.器件相连缺陷元的响应电压与正常元基本相同,缺失缺陷元的响应电压基本为0,其周围最相邻探测单元响应电压相比正常元增加了约25%.器件缺陷元的研究结果,对通过优化探测器制作水平提升其性能具有重要参考意义.

以K_2O助熔剂生长LiNbO_3晶体的研究

通过在同成分的熔体中加入0～10％(质量分数)的K2O提拉法生长了近化学计量比的LiNbO3晶体。用测量晶格常数和居里温度的方法测定了[Li]/[Nb],结果表明加入到同成分的熔体中的K2O的量决定了晶体中的[Li]/[Nb]。对这种方法生长的LiNbO3晶体的缺陷和畴结构进行了分析和研究。

基于Pt/CdS与InSb光伏型紫外—红外焦平面探测器的双色探测机理（英文）

基于新型的时域有限差分光子学分析方法联合有限元电学分析方法研究了Pt/CdS紫外与InSb红外双色焦平面阵列探测器的双色探测机理.研究发现超薄Pt金属膜与CdS形成肖特基结可以获得较大的紫外光响应并能更好耦合红外光.采用像元间距为50μm的Pt/CdS与InSb键合结构,可以很好地抑制像元间的串音.结果证明了紫外-红外双色探测的可行性,该方法将为紫外—红外双色探测器的设计提供基础指导.

Si基InSb红外焦平面阵列探测器的研究

针对InSb红外焦平面芯片中InSb与Si读出电路热膨胀系数不匹配导致芯片龟裂及铟柱断裂现象,开展了Si基InSb红外焦平面探测器(FPA)的研究。运用磨抛减薄技术及金刚石点切削技术对芯片背面进行精确减薄,得到厚度为15μm的InSb芯片;研究了在InSb芯片和Si片上溅射及蒸发减反膜工艺,得到InSb芯片和Si片粘贴后红外中短波光谱的透过率高达88%;对器件的整体工艺路线进行了探索,最终制备出Si基128×128元InSb红外焦平面探测器器件,测试结果表明:器件探测率、响应率及串音等性能指标达到传统工艺制备的器件性能指标;经温冲试验后测试器件结构保持完好,性能未发生变化,证明该工艺路线可解决芯片受应力冲击而产生的铟柱断裂及芯片龟裂的现象,可有效提高InSb焦平面探测器芯片的成品率。

(NH_4)_2S硫化后ZnS/InP界面的电学特性

在(NH4)2S硫化后的n-型InP衬底上热蒸发ZnS薄膜制得Au/ZnS/InP(100)MIS器件,测得了其IV特性曲线以及3MHz下的高频CV曲线和100Hz下的准静态CV曲线.从这些曲线得到如下结果:正向饱和电流为7×10-13A;ZnS钝化下经硫化的n-型InP表面的固定电荷密度为-2.28×1011/cm2;禁带中的最低表面态密度约为1×1012cm-2·eV-1.上述结果表明经硫化后的ZnS/InP界面具有良好的界面特性.

256×1线列InGaAs短波红外焦平面的研究

利用分子束外延(MBE)方法生长的掺杂InGaAs吸收层PIN InP/InGaAs/InP双异质结外延材料,通过台面制作、硫化后覆盖聚酰亚胺钝化、电极生长等工艺,制作了台面构造的256×1正照射InGaAs探测器阵列。测试了器件的I-V特性与响应光谱,得出器件的暗电流Id、零偏压电阻R0、G因子;通过信号和噪声的测试,计算出了在278K时的平均峰值探测率为1.33×1012cmHz1/2W-1。256元InGaAs探测器阵列与CTIA结构L128读出电路相互连,经封装后成功制备256×1线列InGaAs短波红外焦平面,在室温(300K)时测得256元响应信号,其响应不均匀性为19.3%。