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。

增强短波红外InGaAs探测器透过率的纳米光天线研究

过去几十年中,短波红外InGaAs探测器被广泛用于近红外探测系统中,通过将InGaAs光电探测器与纳米光天线结合可以增强光吸收并提高量子效率。然而,这种纳米光天线往往由聚焦离子束或电子束光刻制备而成,制备成本较高。本文介绍了一种更经济的沉积法来制备纳米光天线。用沉积法制备了纳米Ag颗粒阵列,Ag球平均半径为200 nm。研究了Ag纳米球阵列的表面等离子体效应对InGaAs光电探测器光吸收性能的影响,发现在整个近红外波段,InGaAs光电探测器帽层的透过率均显著提高。并且发现SiO2涂层激发了局域表面等离子体共振,分析了其对波长1?m附近的入射光的透过率增强效应。

超长线列红外焦平面杜瓦冷链设计

针对采用直线脉管制冷的超长线列红外焦平面器件杜瓦封装的需求,提出了一种弹性冷链的设计方案。介绍了超长线列焦平面器件及直线脉管制冷机的特点以及对冷链的力学、热学要求,针对超长线列焦平面杜瓦冷链的设计思路、设计方法进行了研究,针对某型号脉管制冷机及典型超长线列探测器的尺寸、工作温度等要求,采用局部弹性冷链方案,通过有限元仿真工具对冷链进行优化设计,使其能够满足设计指标要求。根据设计结果制作了冷链及测试杜瓦,对冷链温差、器件拼接基板温度均匀性及低温形变进行了测试,并通过振动试验对力学可靠性进行了验证。试验结果证明局部弹性冷链设计方案的正确性和可行性。

128×128元InAs/GaSb Ⅱ类超晶格红外焦平面探测器

报道了128×128元InAs/GaSb Ⅱ类超晶格红外焦平面阵列探测器的研究成果.实验采用分子束外延技术在GaSb衬底上生长超晶格材料.红外吸收区结构为13 ML(InAs)/9 ML(GaSb),器件采用PIN结构,焦平面阵列光敏元大小为40μm×40μm.通过台面形成、侧边钝化和金属电极生长,以及与读出电路互连等工艺,得到了128×128面阵长波焦平面探测器.在77 K时测试,器件的100%截止波长为8μm,峰值探测率6.0×109cmHz1/2W-1.经红外焦平面成像测试,探测器可得到较为清晰的成像.

微光CMOS图像传感器读出电路研究

高性能的信号读出电路是微光CMOS图像传感器的重要组成部分,如何降低读出电路噪声,提高读出电路输出信号的信噪比成为读出电路设计的重点。本文设计了一种高增益低噪声的电容反馈跨阻放大器CTIA(Capacitive Trans impedance Amplifier)与相关双采样电路CDS(Correlated Double Sampling)相结合的微光探测器读出电路。在CTIA电路中,采用T网络电容实现f F级的积分电容,并通过增益开关控制,来达到对微弱光信号的高增益低噪声读出。采用CSMC公司的0.5μm标准CMOS工艺库对电路进行流片,测试结果表明:在光电流信号为20~300 p A范围内,积分时间为20μs,该电路功能良好,信噪比(SNR)达到10,能应用于微光CMOS图像传感器。

面向HgCdTe红外焦平面探测器应用的分子束外延材料研究进展

报道了针对第三代碲镉汞红外焦平面的应用需求进行的碲镉汞分子束外延研究进展.面向大规模HgCdTe红外焦平面探测器的应用,开展了大面积替代衬底上的分子束外延技术研究,报道了在大面积替代衬底上的碲镉汞分子束外延材料的晶体质量、表面形貌和组份均匀性的改善方法和研究结果.512×512及以上规模的中波、短波碲镉汞面阵器件制备验证表明Si基碲镉汞材料满足应用需求.围绕甚长波红外焦平面探测器及雪崩红外焦平面探测器的研制需要,开展了低缺陷的ZnCdTe基碲镉汞分子束外延研究.外延获得的HgCdTe外延材料均匀性得到明显提高.经过外延条件的优化,厚度为10μm的HgCdTe/ZnCdTe(组分x=0.22)分子束外延材料位错密度最好结果为3×104 cm-2,双晶半峰宽小于25弧秒.

基于Labview的ADC综合性能测试系统

近年来,在电路设计领域高性能的模数转换器(ADC)一直是研究热点。相应的ADC测试评价技术也同样一直受到重点关注。阐述了ADC的参数及其测试的原理和方法,并基于Labview软件和数据采集卡构建了ADC的软硬件测试平台,实现了低成本、高可靠性的高速高精度ADC计算机辅助测试的测试系统。最后,使用该测试系统对TI公司的ADS805进行了测试,并给出了测试结果。

一种用于高速激光回波信号处理的专用CMOS集成电路芯片

提出了一种用于激光回波信号处理的高速CMOS集成电路设计方案。该芯片主要采用了RGC跨阻放大器、MOS_L、改进型Cherry-Hooper宽带放大器级联等结构,组成了脉冲激光测距的接收通道。仿真得到了90 MHz带宽,134 dB.Ω增益的整体性能。在0.5μm CMOS标准工艺线上流片后,封装并进行了测试。测试结果表明该电路具有2.4 mV的均方根噪声和对短脉冲具有6 ns的响应延时。

一种用于CMOS图像传感器集成ADC的性能测试系统

在CMOS图像传感器中,A/D起着"承上启下"的作用,承接前端传来的信号,转换成数字后输出,其性能指标直接影响着整个系统的优劣。随着ADC速度和精度的提高,如何高效、准确地测试其动态和静态参数是ADC测试研究的重点。文中阐述了ADC的参数及其测试的原理和方法,并基于Labview软件和数据采集卡构建了ADC的软硬件测试平台,实现了低成本、高可靠性的高精度ADC计算机辅助测试系统。