红外焦平面成像器件发展现状

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1、第34卷第1期红外与激光工程2005年2月Vol.34No.1InfraredandLaserEngineering!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!Feb.2005红外焦平面成像器件发展现状陈伯良(中国科学院上海技术物理研究所1上海200083)摘要I红外焦平面列阵成像技术已经进入了成熟期O本文对几种红外焦平面列阵器件如MCTInsb和GWIP的最新进展作一评述1简要介绍其器件发展水平技术路线和关键工艺O简要提及一种新颖的非制冷焦平面成像技术I光学读出微光机红外接收器O关键词I红外焦平面列阵Z碲镉汞Z锑化铟Z量子阱红外探测器中图分类号

2、ITN215文献标识码IA文章编号I1007-2276(2005)01-0001-07DevelopmentstateofIRFPAimagingdeviceCHENBo!liang(shanghaiInstituteofTechnicalPhysics,ChineseAcademyofsciences,shanghai200083,China)!AbstractIInfraredfocalplanearray(IRFPA)imagingtechnologyhasbeenmaturedduringthepasseddecade.Inthispaperanoverviewofre

3、centprogresstoseveralkindofIRFPAsuchasMCT,InsbandGWIPisprovided,focusingonnewdevicedevelopment,technicallinesandkeytechnologies.Also,anewtypeofuncooledFPAimagingtechniguemicro!optomechanicalinfraredreceiverwithopticalreadoutisbrieflyintroduced.KeywordsIIRFPAZMCTZInsbZGWIP!引言"碲镉汞红外焦平面器件红外探测器技

4、术在20世纪90年代取得了飞速"#"器件和材料发展水平发展O红外焦平面列阵成像技术进入了成熟期O高性通过调整碲镉汞(MCT>材料的组分a可以方便地能大规格焦平面列阵已正式地应用于各种重大国家调节其材料的禁带宽度a器件可以响应多个红外波段安全项目中a例如弹道导弹防御计划和重要新型武器范围a因此aMCT受到各国的高度重视OMCT焦平面系统O另外a新型非制冷红外焦平面技术的涌现正在列阵器件在短波(1#3"m>~中波(3#5"m>~长波(8#促进红外技术走向第三代O美国人预言a未来几年美12"m>和甚长波(12#18"m>各个波段取得了全面进国红外市场将出现年均30"的连续高速增长[1

5、]O本文展O简要评述了几种红外焦平面列阵器件技术的最新进1.1.1短波MCT焦平面展O波音北美公司和洛克威尔科学中心合作a在替代收稿日期Z2004-02-04;!!修订日期Z2004-04-06!!作者简介Z陈伯良(1943!)a男a上海市人a研究员a主要从事红外探测器材料和器件研究a碲镉汞~锑化铟红外焦平面器件等重大项目的研究a在国内外发表论文30余篇a获专利5项O2红外与激光工程第34卷衬底PACE-1上生长的MCT薄膜材料制造了大规模像元中心距24!m9在!/1.5视场角和2ms积分时间的焦平面列阵0低背景天文应用9代号为Hawaii-2的下9噪声等效温差20mK0[2]

6、器件性能参数如表1所示0在线列方面9法国LETI/LIR和Sofradir共同发展多光谱遥感应用的1024>1024元FPA9截止波长了用于机载对地观测推帚式扫描的长线列焦平面0截1122.5!m9在1.2>10phs/cms背景水平和115K工作止波长5.5!m9像元面积30!m>30!m9像元数131/2-1温度下的平均探测率达到2.3>10cmHZW9非均匀1500个9由5块300元的线列阵芯片无缺损拼接而成性12.5%9量子效率74%977K下平均暗电流仅为9总长度达到45mm0平均探测率~3>1011cmHZ1/2W-19-0.02e/s9有效像元率99.1%9100

7、次热循环脱焊率<平均响应率2.3A/W9量子效率65%9噪声等效温差[3]0.2%04.3mK,非均匀性7.1%9有效像元率99.6%[7]01.1.2中波MCT焦平面1.1.3长波!8~10.5!m"MCT焦平面Rockwell使用MBE技术在CdznTe衬底上制备这是一个最受关注也是资金和人力投入最多的[4]的1024>1024元中波器件已大量生产和应用0焦平波段9现在已能够大量提供320>240元和256>256元面截止波长4.8!m9像元尺寸17!m>17!m9p-器件0on-n结构