美国制成世界上最大的量子阱红外探测器列阵

据美国宇航局(NASA)网站报道,由NASA领导的一个研究小组于今年2月制备出了世界上第一个100万像元的量子阱红外光电探测器列阵并对其进行了测试.这种新型探测器有望成为用于各种科学和商业应用的常规红外探测器技术的一种低成本替代技术.

一款多色叠层量子阱红外探测器的读出电路设计

一款完整的红外焦平面探测器主要包含探测器件、读出电路、封装结构和制冷组件。目前根据不同应用场景,探测波段范围不断变宽、探测灵敏度需求提高、成像速度要求加快,对探测器设计提出了更严格、更复杂的指标要求。其中,读出电路将探测光信号转换为电信号传输至系统,是探测器组件的关键核心模块。本文设计了一款对应多色叠层量子阱型器件的红外焦平面探测器读出电路,能够实现同时间、同空间对四波段信号进行探测,并且同时读出,四波段信号的探测积分与读出之间没有互相干扰。探测器规格640×512,像元间距50μm(四波段),各波段信号可实现分时积分、分别可调,采用边积分边读出工作模式,读出帧频可达到四波段探测时≥50 Hz,电路噪声≤0.5 mV,动态范围≥70 dB,电功耗≤600 mW,是一款超大规模低噪声高帧频的高性能读出电路。

量子阱红外探测器焦平面阵列的商业化进程

从量子阱红外焦平面探测器(QWIP)产品商业化入手,介绍了各国量子阱红外焦平面探测器及相关产品的商用化情况,并讨论了量子阱红外焦平面阵列和相关QWIP产品在武器装备、工业控制、医疗等方面的应用;最后探讨了国内QWiP技术的研发现状和商业化进程.

Ge_xSi_(1-x)/Si超晶格量子阱红外探测器和焦平面阵列现状

文章主要介绍 Ge_xSi_(1-x)/Si 超晶格量子阱长波红外探测器和新颖的红外焦平面阵列的现状。

金属微孔阵列增强AlGaN基量子阱红外探测器光耦合研究

研究了表面等离子体的激发和传输物理机制,将金属二维孔阵列激发的表面等离子体近场光增强效应引入Al Ga N基量子阱红外探测器设计中,利用时域有限差分(FDTD)方法对器件在垂直入射光照射下内部电场分布进行了仿真计算,分析了金属微孔结构参数对探测器吸收波长和强度的影响。结果表明:当金属微孔阵列层厚为100 nm、阵列周期为1.5μm、方孔边长为700 nm时,对探测器性能的提高最为显著。

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。

双色量子阱红外探测器大面阵芯片的研制

采用GaAs/AlGaAs和InGaAs/AlGaAs多量子阱,研制出了双色同像素读取结构的中波/长波量子阱红外探测器及160×128元中波/长波双色多量子阱红外探测器芯片。器件的材料结构生长是采用分子束外延技术,在5.08 cm半绝缘GaAs衬底上完成的。发展了双色大面阵制备工艺,二维光栅的制备使用标准光刻和离子束刻蚀技术。在77 K时,对量子阱红外探测器测试,得到中、长波段峰值探测率分别为Dλ=(1.61～1.90)×1010 cmHz1/2W-1和(1.54～2.67)×1010 cmHz1/2W-1。中、长波段峰值波长分别为(2.7～3.8)μm和8.3μm。

GaAs／AlGaAs多量子阱二维面阵红外探测器

本文报道１０×１６元二维面阵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时探测率为２．９×１０（１０）ｃｍ·Ｈｚ（１／２）／Ｗ，电压响应率为１．３×１０４Ｖ／Ｗ．各测试单元间探测率和电压响应率的偏差小于１８％，串音小于０．４５％，在最大探测率偏置条件下，器件的暗电流密度为６．２×１０（－６）Ａ／ｃｍ２．

传输矩阵法在多量子阱红外探测器结构设计中的应用

采用传输矩阵法对多量子阱结构导带子能级位置进行理论计算,确定其量子阱宽度、势垒高度等物理参数。用MBE设备进行GaAs/AlGaAs多量子阱红外探测器结构材料的生长。利用傅里叶变换红外光谱仪对所制作的器件进行了光谱测量,不同外延材料的对比实验结果表明,器件的峰值响应波长与理论计算结果吻合较好;由传输矩阵法计算确定的多量子阱导带子能级位置而推算得到的响应波长与实际器件的响应波长有良好的一致性。

量子点红外探测器及焦平面阵列的研究进展

量子点红外探测器(QDIP)理论上具有对垂直入射光敏感、暗电流小、载流子寿命长、工作温度和响应率高等优势。目前,研究主要集中在普通量子点红外探测器、阱中点红外探测器(DWELL-QDIP)、隧穿量子点红外探测器(T-QDIP)、Si/Ge量子点红外探测器、二维小孔阵列红外探测器(2DHA-QDIP),国外报道了640×512量子点红外焦平面阵列的热成像,但现有的QDIP还未充分显现出其潜在优势。阐述了正在研究的几种QDIP和未来技术发展的趋势。

对偏振灵敏的波纹状量子阱红外光电探测器列阵

本发明提供一种供红外摄像机和其它红外仪器使用的偏振灵敏红外探测器列阵,它由多个波纹状量子阱红外光电探测器元件组成。

用于大规格高量子效率和多色焦平面列阵的波纹量子阱红外光电探测器的优化(下)

在图10中，与E分量有关的量子效率和平均内部强度Φin是利用MTL模型在同样的P、to和tg（但侧面角为48°）条件下计算出来的，波纹上覆盖着介质层和金属层，它们的td为0．4μm。MTL方法表明在相同的位置有同样的吸收峰。在λ=8．4μm（N=6）处，η可达50％。由于现在的敏感层薄得只有大波纹时的1／3左右，其转换效率约为大波纹时的3倍。

美国研制出1024×1024 GaAs量子阱红外光电探测器成像列阵

美国哥达德空间飞行中心、陆军研究实验室及喷气推进实验室的研究人员通过合作，已研制出一种1024×1024元8．4μm-9．0μm红外焦平面列阵．这个具有1M像元的探测器列阵是一个混成器件，它是通过用丘焊方法将洛克韦尔公司出品的TCM8050硅读出集成电路焊接在一个GaAs量子阱红外光电探测器列阵上制备而成的．研究人员将该列阵装入一个成像系统，

基于中波红外/长波红外双波段量子阱红外光电探测器的焦平面列阵

量子阱红外光电探测器由于具有光谱吸收窄、热分辨率好以及1／f噪声和固定图形噪声低等优点，特别适用于涉及几个大气透射波段的热成像应用。

三色量子阱红外光电探测器焦平面列阵

美国喷气推进实验室最近提出了一种可同时以三个不同红外波段敏感图像的量子阱红外光电探测器(QWIP)焦平面列阵。这种量子阱红外光电探测器焦平面列阵图像敏感器目前正在研制之中,它们将被用来测量图像中的温度分布,其潜在的应用包括科学应用(如,地球和其它行星的遥感)和军事应用(如,根据温度区分目标和其它物体)。

双波段量子阱红外光电探测器焦平面列阵

量子阱光电探测器可以用来制作对6μm～25μm红外辐射灵敏的量子阱红外光电探测器。量子阱是通过将第一种比较薄的半导体膜层（一般为GaAs）封装在两层邻近的第二种半导体膜层（一般为AlxGa1-xAs）之间构成的。这些半导体材料之间有一个带隙，它们可以用来在半导体中制作一种能量“阱”．该阱俘获由入射辐射产生的光子，然后再产生光致激发．

用于大规格高量子效率和多色焦平面列阵的波纹量子阱红外光电探测器的优化(上)

美国陆军研究实验室以前已验证过一个大规格的1024×1024元的波纹量子阱红外光电探测器的焦平面列阵。该焦平面列阵的截止波长为8.6μm,并且用f/1.8的光具在76K温度处达到了背景限性能.像元的几何形状为短梯形,这种形状简化了处理技术,但却限制了量子效率。本文介绍使波纹量子阱红外光电探测器达到更高量子效率的两种方法。第一种方法是增加波纹的尺寸以获得更多的有效体积,并且采用一种近似三角形的像元形状以获得更大的反光面积。采取了这些改进措施之后,预计一对倾斜侧壁的量子效率约为35%,这已是以前所获值的两倍以上。第二种方法是利用波纹腔体内部的法布里-珀罗共振来增强垂直电场的强度.用这种方法可在某些谱区达到50%的高量子效率,而且既不必使用很厚的敏感层,也无须涂覆抗反射涂层.第一种方法已被用以生产一系列单色焦平面列阵,其实验结果将另文介绍.本文还描述一种电压可调探测器材料,用这种材料可使这些焦平面列阵获得多色探测的能力.

基于HgCdTe薄膜和GaAs/AlGaAs多量子阱的红外光电探测器列阵

俄罗斯科学院西伯利亚分院半导体物理研究所设计并制作了若干用于3μm～12μm光谱范围的光电探测器组件.这些光电探测器组件都是以用分子束外延方法生长的Hg1-xCdxTe/GaAs异质结构和GaAs/AlGaAs多量子阱结构为基础的,其HgCdTe光敏层长在带CdZnTe中间缓冲层的GaAs衬底上.为了减少表面对复合过程的影响,生长了增加表面组分的渐变带隙HgCdTe层.

三色量子阱红外光电探测器焦平面列阵

三色量子阱红外光电探测器能使目标识别系统在存在第三种未知参数的情况下准确获取两个目标的温

采用640×512元量子阱红外光电探测器阵列的手持式长波红外摄像机

据www．techbriefs.com网站报道，美国宇航局喷气推进实验室用640×512元的AlxGal-xAs／GaAs量子阱红外光电探测器（QWIP）阵列作为像传感器，研制了一种截止波长为9gm的手持式长波红外摄像机。在一个旨在研制高分辨率、高灵敏度红外摄像机的长期规划中，这种摄像机只是一个中间阶段产品。