HgCdTe、InGaAs和量子阱GaAs/AlGaAs凝视红外焦平成列阵的性能(上)

把各种探测器列阵以完全不同的工艺技术混成在同一种先进的硅读出器上,这种能力使得人们可对包括光伏(PV)HgCdTe/Al_2O_3、光伏HgCdTe/CdZnTe、光伏InGaAs/InP和光导(PC) GaAs/AlGaAs量子阱红外光电探测器(QWIP)在内的红外探测器工艺技术进行直接的比较。凝视红外焦平面列阵的规模范围为64×64元至1024×1024元;通过在32.5K至室温的操作温度和10~5至10^(17)光子/cm^2·s的光子背景下的混成焦平面列阵测试,我们比较了这些红外探测器的工艺技术与操作温度和背景通量的关系。若干个代表目前工艺水平的红外焦平面列阵包括:一个1.7μm的128×128元InGaAs混成焦平面列阵,其室温处的D~*为1.5×10^(15)cm·Hz^(1/2)/W,在195 K处的D~*为1.1×10^(15)cm·Hz^(1/2)/W;一个用于监视的3.2μm的1024×1024元焦平面列阵,在约10^(11)光子/cm^2·s的背景下达到背景限性能,在115K处的D为2.3×10^(13)cm·Hz^(1/2)/W;一个成像用的4.6μm的256×256元HgCdTe/Al_2O_3焦平面列阵,在95K处达到背景限性能,NE△T为2.8mK;一个9μm的128×128元GaAs量子阱红外光电探测器焦平面列阵,在32.5K处的D>10^(14)cm·Hz^(1/2)/W,在62K处的D~*为8×10^(10)cm·Hz^(1/2)/W。

HgCdTe的金属有机汽相外延生长(下)

4.低温生长 发展金属有机汽相外延的最初动机是为了降低生长温度,从而减少与高平衡Hg汽压及一般较高的扩散系数有关的材料问题。第一次生长碲镉汞时,使用了DMCd和DETe,这两种材料均需要410 ℃的衬底温度。Hoke等人首先提出把能够在较低温度下热解的DiPTe用作DETe的替换物。

HgCdTe、InGaAs和量子阱GaAs/AlGaAs凝视红外焦平面列阵的性能(下)

4.混成焦平面列阵性能的比较对于焦平面列阵技术的比较工作来说,探测率和操作温度是关键的一级判别因子。图5所示为热探测率(300 K)随温度的变化曲线。这种热探测率是通过把一个具有给定D~*的理想热探测器的NE△T同一个具有给定D~*(λ_p)

HgCdTe的金属有机汽相外延生长(上)

概述了用于制备碲镉汞焦平面列阵的金属有机汽相外延生长(MOVPE)技术的一些主要发展步骤。原始有机金属纯度的提高,已可以使本底施主浓度达到10^(14)cm^(-3)的程度,同时还允许用施主或受主控制反向掺杂。用内部扩散多层方法(IMP)有可能获得合金的大面积均匀性。然而,为了避免在混成结构上出现热应力,必须将焦平面列阵生长在Si衬底上。介绍了从一个256×256元中波红外列阵上获得的初步结果,还介绍了有关光学现场监视的结果。这些结果将形成今后改进外延控制方法的基础。