结电容对不同光敏元尺寸InGaAs探测器I-V特性测试的影响

I-V特性是光伏探测器最重要的表征手段之一。用电压扫描方式对光敏元尺寸为Φ 5 mm的InGaAs探测器进行I-V测试时,在负压方向电流出现了震荡现象。分析认为采样时电压处在变化中,变化的电压会引起积累在P-N结空间电荷和扩散区电荷的改变,形成P-N结电容效应而导致。本文通过测试不同光敏元尺寸探测器的零偏电阻、暗电流和电容,讨论了光敏元尺寸对InGaAs探测器I-V特性测试的影响。结果表明:随着光敏元尺寸增大,探测器的零偏电阻减小,暗电流增大,电容增大。并分析了InGaAs探测器的P-N结电容效应及其对I-V特性测试的影响,当零偏压结电容C >10?8f @2 kHz时,I-V特性曲线在负压方向电流出现了震荡现象,测试过程中可通过限流设置或从正偏压至反偏压测试两种方式避免电流振荡现象,实现大光敏元Φ 5 mm InGaAs探测器I-V特性测试。

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。

InGaAs线列探测器的I-V特性研究

采用p-InP/n-InGaAs/n-InP外延异质结材料,制备了InGaAs线列台面探测器,并测试了器件的I-V曲线、响应率和噪声。通过拟合I-V曲线得到了器件的理想因子和串联电阻,并分析了它们对器件响应率和噪声的影响。结果表明:InGaAs吸收层外延质量与器件的理想因子相关联,影响器件的噪声,但对器件的响应率影响不大。计算了无光照和有光照情况下串联电阻Rs取不同值时器件的I-V曲线,得到串联电阻较小时其作用可忽略,但串联电阻会表观上增大零偏电阻,且串联电阻越大,损失的光电流越多。实验结果证明该方法对改进器件性能有一定的参考意义。

热电纳米材料的研究进展

随着热电材料制备技术和性能研究的发展,热电纳米材料越来越受到人们的关注。介绍了几种有应用潜能的热电纳米材料的研究进展,指出了有关热电纳米材料研究存在的主要问题和其可能的发展方向。

Ag_xPb_mSbSe_(m+2)纳米一微米复合热电材料的制备及其性能

以硝酸铅、硝酸银、硝酸锑、硒粉为原料,硼氢化钾为还原剂,水热合成出Ag_xPb_mSbSe_(m+2)(m=10,14,18,x=1,0.85)纳米粉末。X-射线衍射分析表明粉末均呈NaCl型晶体结构,粒径在20～60nm之间。采用无压烧结的方法制备了热电块体材料。扫描电子显微镜观察表明烧结体由纳米和微米两种晶粒组成,前者被包裹在后者内,试样的相对密度大于90%,最高的达96.3%。详细研究了不同成分的试样在同一烧结条件下的体积收缩、烧失量和气孔率,测试了Ag_(0.85)Pb_(18)SbSe_(20)从室温至450℃的热电性能。其Seebeck系数随温度提高单调增加,450℃时达到275μY/K;电导率随温度提高先增加后降低,165℃时达到最大值:196Ω^(-1)cm^(-1)。

石墨烯喷涂与化学镀镍黑化冷屏性能对比

目的 探索高效的冷屏黑化技术,获得石墨烯环氧胶混合喷涂与化学镀镍黑化后的红外探测器冷屏的光学特性、真空放气特性。方法 采用傅里叶光谱仪对比测试不同粗糙度的基底,以及基底经过化学镀镍、石墨烯喷涂黑化后的样品在2.5~15μm波段内的镜面反射率,利用扫描电子显微镜观察分析黑化表面形貌。采用小孔流导法测试对比不同粗糙度基底250℃除气前后的放气规律,以及除气后基底、化学镀镍、石墨烯喷涂黑化样品的出气率。结果 化学镀镍黑化反射率受基底粗糙度的影响大,若在喷砂面黑化,镜面反射率低于2%。石墨烯喷涂的黑化涂层厚,吸收率不受基底表面粗糙度影响,镜面反射率低于0.4%,但镀层的表面结合力受到基底粗糙度的影响。对放气特性进行分析发现,高温除气可以去除化学吸附气体分子,再次暴露大气吸附的气体多为物理吸附。黑化层对出气率的影响远大于基底粗糙度,石墨烯黑化层的微孔洞结构使初始出气率大于镀黑镍约1个数量级。结论 石墨烯与环氧胶混合喷涂黑化的消杂散光能力显著优于化学镀镍黑化,但总放气量高,采用适当的低出气率处理,改进其真空性能是在红外组件应用中的关键。

Co_(1-x)Ni_xSb_3材料的制备及其热电性能

采用溶剂热合成再热处理方法制备了Co_(1-x)Ni_xSb_3(x=0,0.1)粉末。经X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)分析表明制得的粉末为纳米粉末。粉末经冷压成型后无压烧结得块体试样。扫描电镜(SEM)观察其显微结构表明试样较致密、且晶粒细小。测试了试样从室温至750K的电导率和Seebeck系数,结果表明Ni掺杂使CoSb_3的电导率显著提高,在整个测温范围内其功率因子均比不掺Ni的高。

甚长波宽波段（6.4-15μm）红外探测器响应光谱特性的测量

使用傅里叶变换光谱仪（FTIR）测试甚长波宽波段（6．4～15μm）红外探测器响应光谱的过程中，发现短波方向响应光谱异常。通过分步测试分析发现：探测器和放大器工作在非线性工作区导致某些情况下仪器信号发生饱和，引起了短波方向响应光谱畸变的现象。对FTIR测量甚长波宽波段（6．4～15μm）红外探测器响应光谱的畸变现象进行了分析，认为探测器的响应时间是影响其响应光谱的重要因素，并通过试验确定了测试系统对不同探测器所设置的测试参数，消除了响应光谱畸变的现象，并提高了测试准确度。

一种浸没透镜结构HgCdTe红外探测器组件环境适应性研究

探测器采用浸没透镜结构的单元光伏芯片,工作波段为2.5~3.2μm。采用储能焊TO9管壳封装,将二级热电致冷器、热敏电阻、透镜结构的HgCdTe红外探测器封装为一红外探测器组件,组件可在室温至-50℃下工作,经过老炼、力学和热学环境适应性试验后,结果表明,HgCdTe红外探测器的零偏电阻(R_0)变化率、探测器峰值电流响应率(R_(λ_p,I))变化率和热电致冷器(TEC)的交流阻抗(R)的变化率均小于5%,探测器暗电流I_d@-0.1V≤9×10^(-7)A,探测器的漏率优于1×10^(-7)Torr·l/s,组件的密封性达到了航天要求。

红外滤光片低温光谱特性研究

低温光谱是红外滤光片一项重要的考核参数,采用傅里叶光谱仪测试了红外滤光片在安装滤光片架前后的常温和85K低温光谱,同时利用有限元分析方法模拟了85K的红外滤光片安装滤光片支架前后的形变和应力,分析和比较了试验结果,为进一步优化红外滤光片的可靠性设计提供了参考。

基于LabVIEW的短波红外焦平面相对响应光谱测试系统

搭建了一套适用于短波红外焦平面的相对响应光谱自动测试系统。系统测试程序在LabVIEW虚拟仪器开发环境下完成,具备光栅单色仪的控制、数据采集处理与存储等功能。系统采用单光路标准代替法实现了相对响应光谱的校准。测试了InGaAs短波红外线列焦平面,得到了每个像元校准后的相对响应光谱,提取了峰值波长、截止波长等参数在线列上的分布情况,实现了对焦平面全像元的相对响应光谱测试。

红外探测器的高频测试

研究了长波8～15μm波段，阻值大于440QMCT光导红外探测器，探测率在10kHZ，14μm大于4×10如CiTI·Hz^1／2／W，在1kHZ和10kHz中心频率下的噪声测试，中波5～8μm红外光伏型InSb器件，探测率在25kHz，8．26μm大于l×10ucm·Hz1/2／W，在1kHZ和255kHZ中心频率下的噪声测试，并对器件信号进行了测试。信号和噪声测试是在124A锁相放大器测试系统测试，对124A测试系统的不确定度进行了分析，并与动态信号分析仪35670A对器件在0～50kHZ频谱范围的噪声进行了测试和比较。实验结果表明，高阻值的光导器件在1kHz和10kHz中心频率下噪声相差约1．4倍，光伏型InSb器件在1kHZ和15kHz中心频率下噪声相差约1．5倍，信号测试结果在1kHZ下和3kHz中心频率下变化不超过3％。通过测试和比较，对高频下的测试给出了建议。