红外焦平面成像技术发展现状

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1、红外焦平面成像技术发展现状姓名：高洁班级：丨1级硕研1班学号：S11080300007摘要红外焦平而列阵成像技术已经进入了成熟期。本文对几种红外焦平而列阵器件如MCT、Insb和QWIP的最新进展作一评述，简要介绍器件发展水平、技术路线和关键工艺。简要提及一种新颖的非制冷焦平面成像技术：光学读出微光机红外接收器。关键词：红外焦平面列阵；碲镉汞；锑化钢；量子阱红外探测器AbstractInfraredfocalplanearray(IRFPA)imagingtechnologyhasbeenmaturedduringthepasseddecade.Inthispaper

2、anoverviewofrecentprogresstoseveralkindofIRFPAsuchasMCT，InsbandQWIPisprovided，focusingonnewdevicedevelopment,technicallinesandkeytechnologies.Also,anewtypeofuncooledFPAimagingtcchnigucmicro!optomechanicalinfraredreceiverwithopticalreadoutisbrieflyintroduced.Keywords:IRFPA;MCT;Insb;QWIP引

3、言红外探测器技术在20世纪90年代取得丁飞速发展。红外焦平而列阵成像技术进入r成熟期。高性能人规格焦平面列阵已正式地应用于各种重人国家安全项1=1屮，例如弹道异弹防御计划和秉要新型武器系统。另外，新型非制冷红外焦〒面技术的涌现正在促进红外技术走昀笫三代。美国人预言，未来几年美国红外市场将岀现年均30%的连续高速增长lu。本文简要评述了儿种红外焦平而列阵器件技木的最新进展。1.碲镉汞红外焦平而器件1.1器件和材料发展水平通过调整碲锱汞(MCT)材料的组分，可以方便地调节其材料的禁带宽度，器件可以响应多个红外波段范围，因此，MCT受到各国的高度重视。MCT焦平而列阵器件在

4、短波(1〜3Um)、屮波(3〜5um)、长波(8〜12um)和甚长波(12〜18um)各个波段取得了全面进展。1.1.1短波MCT焦平波音北美公司和洛克威尔科学中心合作，在替代衬底PACE-1上生长的MCT薄膜材料制造了大规模的焦〒面列阵。低背景天文应川，代号为Haxvaii-2的器件性能参数如表1所示［2］。多光谱遥感应用的1024*1024元FPA,截止波长2.5um,在1.2*10uphs/cm2s背景水乎和115K工作温度下的平均探测率达到2.3*1013cmHZ^-W1,非均匀性12.5%，量子效率74%,77K下平均暗电流仅为0.02e7s,冇效像元率99

5、.1%,100次热循环脱焊率＜0.2%［31。表1Hawaii-2性能参数ParametervalueunitTotalpixels2048*2048个Pixelpitch18umCutoffwavelength2.5PmInputstructureSFD—Integrationcapacitance18-35fFGain3.4〜6.8V/e'Minimumreadoutnoise<15e'Dynamicrange104v/vMaximumdatarate<1MHzPeakdetectivity〉1014cmHzl/2W''Powerdissipation彡2mW1.

6、1.2中波MCT焦T•面Rockwell使用MBE技术在CdznTe衬欣上制备的1024*1024元中波器件已大量生产和应用[41.焦T•面截止波长4.8um,像元尺寸17um*17um,p-on-n结构，SFD读出。在工作温度78K下平均量子效率77%,暗电流<60e7s、在美国海军c凝视红外全景传感器y计划中使川了这种列阵151。2003年法国LETI/LIR报道的640'512元焦平而，足在CdznTe衬底I:液相外延生长的MCT片了•上制备的。截止波长5nm，像元中心距15nm,B离了•注入n/p结构，快照式电荷放人(5CA)读出，电荷容量为4.4〜6.5*1

7、0‘在视场角为f/2,帧频120H2下，平均噪声等效温差17mK，非均匀性~5%，窗效像元率99%，动态范围80dBtd1999年德国AIM报道了640*480元中波器件像元中心距24um，在f/1.5视场角和2ms积分吋间下，噪声等效温差20mK。在线列方而，法国LKTI/UK和Sofradir共同发展了用于机载对地观测推帚式扫描的长线列焦平而。截止波长5.5pm，像元而积30um*30um，像元数1500个，由5块300元的线列阵芯片无缺损拼接而成，总长度达到45mm。平均探测率~3*10"cmHZ1/2W人平均响应率2.3A/W,量子效率65%