碲镉汞红外焦平面器件热失配应力研究

采用有限元分析方法研究了碲镉汞红外焦平面器件在低温下由于不同热膨胀系数引起的热失配应力,提出了两种焦平面器件结构,可以有效地降低热应力,并应用于实际器件的制备,明显提高了碲镉汞焦平面器件的可靠性.

长波红外2048元线列碲镉汞焦平面器件

介绍了长波红外2048元线列碲镉汞焦平面器件的制备技术和达到的性能参数.探测器采用离子注入平面pn结制备光敏元,通过间接倒焊技术和读出电路互联,采用8个256元焦平面模块拼接2048元线列焦平面器件.光敏元的响应截止波长达到9.9μm,相应的R0A达到10Ωcm2,平均峰值探测率达到9.3×1010cmHz1/2W-1,响应不均匀性为8%,有效光敏元率大于99.5%.

一种线阵红外焦平面的图像处理方法

根据线阵碲镉汞焦平面中少数载流子的横向收集物理特性,提出了一种改善红外焦平面图像质量的处理方法,并应用于某试验卫星的遥感图像上.这些遥感图像是采用上海技术物理研究所研制的256元线列焦平面组件获得的.结果表明,经处理后图像的分辨率和对比度均有显著提高.

HgCdTe光导及扫积型器件的瞬态响应

从理论和实验上分析了HgCdTe光导(PC)及扫积型(SPRITE)器件的瞬态衰退过程,结果表明在高偏置电场下,光导器件的衰退过程近似线性,扫积型器件的衰退过程近似矩形.由衰退过程曲线可以确定过剩载流子的双极迁移率.

测量半导体中少子漂移迁移率和扩散长度的新方法

根据少子衰退的加速度分布，提出了一种测量半导体中少子漂移迁移率的新方法．实测了窄禁带半导体碲镉汞的少子迁移率和扩散长度．

不同结构的碲镉汞长波光伏探测器的暗电流研究

对B+注入的n on p平面结和分子束外延 (MBE)技术原位铟掺杂的n+ n p台面异质结的碲镉汞 (HgCdTe)长波光伏探测器暗电流进行了对比分析 .与n on p平面结器件相比 ,原位掺杂的n+ n p台面异质结器件得到较高的零偏动态阻抗 面积值 (R0 A) .通过与实验数据拟合 ,从理论上计算了这两种结构的器件在不同温度下的R0 A和在不同偏压下的暗电流 。

航天先进红外探测器组件技术及应用

随着航天遥感应用对探测目标的波段特性、空间分辨率、辐射分辨率、时间分辨率以及可靠性等要求的不断提高,作为航天遥感仪器核心部件的光电探测器,需要向扩展波长范围、提高光电性能、改善光谱形状、减小光敏元尺寸、增加器件规模、提高寿命和可靠性等方向发展。文中从空间多光谱红外探测器、光谱定量化、红外焦平面探测器可靠性封装、新型短波红外探测器等4个方面,介绍了中国近年来研制的一系列航天先进红外探测器组件所涉及的基础研究工作及其在气象卫星等航天应用的进展。

碲镉汞 p^+-on-n长波异质结探测器的研究

报道了HgCdTep+onn长波异质结焦平面器件的研究结果.采用由分子束外延(MBE)和原位掺杂技术生长的p+onn异质结材料,通过湿法腐蚀、台面钝化、台面金属化、铟柱制备和互连等工艺,得到了HgCdTep+onn长波异质结焦平面器件.根据IV实验结果和暗电流理论,拟合计算和分析了各种暗电流机制对器件性能的影响,且获得了器件的响应光谱和探测率.

第三代红外焦平面基础技术的研究进展

叙述了围绕第三代红外焦平面的需求所进行的HgCdTe分子束外延以及台面结芯片技术研究的一些成果。对GaAs、Si基大面积异质外延、p型掺杂以及台面刻蚀等主要难点问题进行了阐述。研究表明,7.6 cm(3 in)材料的组分均匀性良好,晶格失配引发的孪晶缺陷可以通过合适的低温成核方法得到有效抑制。在GaAs和Si衬底上外延的HgCdTe材料的(422)X射线衍射半峰宽的典型值为55″～75″。对ICP技术刻蚀HgCdTe的表面形貌、刻蚀速率、反应微观机理、负载效应和刻蚀延迟效应以及刻蚀损伤进行了研究,得到了高选择比的掩模技术和表面光亮、各向异性较好的刻蚀形貌。采用HgCdTe多层材料试制了长波n-on-p以及p-on-n型掺杂异质结器件以及双色红外短波/中波焦平面探测器,取得了一些初步结果。

红外焦平面器件温度循环可靠性研究

红外焦平面器件的可靠性是目前制约焦平面工程化应用的主要因素,而器件在温度循环条件下导致的衬底断裂、In柱脱开等问题又是影响器件可靠性的主要因素。温度循环下的可靠性问题是由器件组成材料的热膨胀系数不同而产生的热应力造成的,为保证器件在温度循环或温度冲击条件下的可靠性,就必须使器件衬底内部和互联In柱所承受的应力在其断裂强度之内,对器件结构进行优化设计是适用于中等规模器件提高温度循环可靠性的主要方法,本文针对这一问题提出了结构设计优化的主要思路,结合某红外焦平面器件,采用有限元软件仿真方法进行了结构优化设计,并通过实验证明了结构设计的正确性和可行性。

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。

不同钝化结构的HgCdTe光伏探测器暗电流机制

在同一HgCdTe晶片上制备了单层ZnS钝化和双层 (CdTe +ZnS)钝化的两种光伏探测器 ,对器件的性能进行了测试 ,发现双层钝化的器件具有较好的性能 .通过理论计算 ,分析了器件的暗电流机制 ,发现单层钝化具有较高的表面隧道电流 .通过高分辨X射线衍射中的倒易点阵技术研究了单双层钝化对HgCdTe外延层晶格完整性的影响 ,发现单层ZnS钝化的HgCdTe外延层产生了大量缺陷 。

ZnS薄膜的溅射沉积及其XPS研究

用Ａｒ＋束溅射沉积技术在ＨｇＣｄＴｅ表面实现了ＺｎＳ的低温沉积．用Ｘ射线光电子能借（ＸＰＳ）对上述ＺｎＳ薄膜以及热蒸发ＺｎＳ薄膜中的Ｚｎ、Ｓ元素的化学环境进行了对比实验研究．实验表明：离子束溅射沉积ＺｎＳ薄膜具有很好的组份均匀性，未探测到元素Ｚｎ、Ｓ的沉积．

Hg_(1-x)Cd_xTe长波光伏探测器的低频噪声研究

在同一Hg1-xCdxTe晶片上(x=0.217)制备了单层ZnS钝化和双层(CdTe+ZnS)钝化的两种器件,对器件的低频噪声和暗电流进行了测试.发现单层钝化的器件在反偏较高时具有较高的低频噪声,在对器件的暗电流拟合计算中发现,单层钝化的器件具有较大的表面隧道电流,而这正是单层钝化器件具有较高低频噪声的原因.并通过高分辨X射线衍射中的倒易点阵技术RSM(reciprocalspacemapping)研究了两种钝化对HgCdTe外延层晶格完整性的影响,发现单层ZnS钝化的HgCdTe外延层产生了大量缺陷,而这些缺陷正是单层钝化器件具有较高的低频噪声和表面隧道电流的原因.

线列红外焦平面中几种相关采样法分析

介绍了相关双采样法（ＣＤＳ）、四δ采样、差分平均法等方法对像元复位噪声（ＫＴＣ）的抑制作用，从理论上分析了这几种方法对输入噪声的影响．将这几种方法用于线列红外焦平面，并对不同方法对噪声改善的程度进行了实验比较．

中波2048元长线列碲镉汞焦平面杜瓦组件

2048元碲镉汞焦平面由8个中波256×1元芯片和8个光伏信号硅读出电路模块交错排列组成,与8个微型滤光片以桥式结构直接耦合后封装在全金属微型杜瓦内,形成了中波2048元长线列碲镉汞红外探测器件组件。基本解决了2048元焦平面杜瓦组件的关键技术,即高均匀性和一致性的焦平面模块技术、高精度的拼接技术、高可靠性的模块及其封装技术。对降低背景辐射和光串、降低组件的寄生热负载、提高组件的可靠性等方面采取了一系列措施,使研制的组件获得了良好的性能,并进行了一系列空间适应性实验,实验前后的组件性能未发生明显变化,满足工程化应用要求。

FTIR确定碲镉汞晶片的组分与截止波长

采用傅立叶变换红外（ＦＴＩＲ）透射的方法测量了碲镉汞晶片在不同厚度下的透射曲线，运用经验公式确定了其组分及８０Ｋ时的截止波长，并同实测的响应光谱得到的截止波长进行了比较，结果表明，采用该方法预测的截止波长同实际的截止波长相对偏差为２．５％，从而为碲镉汞器件制备工艺中材料的筛选、提高投片的准确率提供了重要的参考依据．

基于小波变换的PMN-PT红外传感器读出信号降噪处理

由于弛豫铁电单晶(PMN-PT)优异的压电效应和热释电效应,使得它对外界的干扰更加敏感,制成传感器后会比In-GaAs等材料产生更多的噪声。针对PMN-PT红外传感器读出信号中的白噪声、1/f噪声及其他一些噪声的产生机理、特点进行了分析与研究,利用计算机仿真出了带有白噪声和1/f噪声、信噪比为0dB左右的读出信号模型。采用db4正交小波基对读出信号进行分解,并使用改进的阈值对小波细节系数进行处理,达到降噪的目的。使用FPGA实现了对实测信号的小波去噪,结果表明,降噪后信噪比提高了15dB,提高了红外传感器的性能。

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。

HgCdTe分子束外延In原子的掺杂特性

报道了用 MBE方法生长掺 In N型 Hg Cd Te材料的研究结果。发现 In作为 N型施主在 Hg Cd Te中的电学激活率接近 1 0 0 % ,其施主电离激活能至少小于 0 .6me V。确认了在制备红外焦平面探测器时有必要将掺杂浓度控制在约 3× 1 0 1 5cm- 3水平。比较了高温退火前后 In在 Hg Cd Te中的扩散行为 ,得出在 40 0°C温度下 In的扩散系数约为 1 0 - 1 4cm2 / sec,确认了 In原子作为 Hg Cd Te材料的