资源描述：
《双色碲镉汞红外焦平面探测器发展现状》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第39卷第4期激光与红外Vol.39,No.42009年4月LASER&INFRAREDApril,2009文章编号:100125078(2009)0420367205·综述与评论·双色碲镉汞红外焦平面探测器发展现状王成刚,孙浩,李敬国,朱西安(华北光电技术研究所,北京100015)摘要:主要介绍了双色碲镉汞红外焦平面阵列的应用需求和国外发展现状,对其工作模式、器件结构、器件制备的关键工艺技术、双色读出电结构进行了阐述说明。关键词:碲镉汞;红外焦平面阵列;双色探测器;分子束外延;台面刻蚀中图分类号:TN215文献标识码:ATren
2、dsinTwo2colorInfraredFocalPlaneDetectorsofMCTWANGCheng2gang,SUNHao,LIJing2guo,ZHUXi2an(NorthChinaResearchInstituteofElectro2optics,Beijing100015,China)Abstract:Thispapergivesthestateofapplicationanddevelopmentofdouble2colordetectorofMCT,furthermore,givestheworkmode,st
3、ructure,importanttechnologyofprocessofdetector、thestructureofreadoutintegratecircuit.Keywords:MCT;IRFPA;dualbanddetector;MBE;mesa2etch1引言2双色MCT红外焦平面探测器工作方式随着红外技术的不断发展,先进的红外系统要一般双色MCT探测器有两种探测模式:顺序探[2]求探测器具有更高的探测识别能力、具备双/多色同测模式和同时探测模式。时探测能力、更加智能化,因此三代红外焦平面探测顺序探测模式:探测器开关
4、时间可以很短,在微器的主要标志是:双/多色探测、超大规模凝视面阵、秒量级,通过在短波和长波方式之间的快速开关可低成本制备等。其中,双/多色是三代器件的主要发以进行缓慢变化目标的探测。其优点如下:展方向。碲镉汞(HgCdTe,MCT)材料由于具有量子·像单色混合FPA一样,只有一个铟柱和每个效率高、可高温工作、响应波长随组份变化连续可单元相连;调、不同组分晶格常数变化不大等显著优点,成为三·与现有硅读出电路(ROIC)芯片兼容,适于常[1]规的背照射工作代红外焦平面探测器件发展的重点之一。;双色红外探测器是三代红外探测器发展方向之·
5、每个单元只须一个读出模块,可以为高性能一,能对双波段辐射信息进行处理,大大提高了系统的读出提供空间;抗干扰和目标识别能力,应用于导弹预警、红外侦·简单的结构可以使单元更小(<40μm)、阵察、成像制导等多种领域。国际上欧美等国家起步列更大;较早,于20世纪80年代末研制出双波段探测器,并·在两个波段可以得到近乎100%的填充很快应用于武器系统。早期双色结构多为镶嵌式,因子。随着探测器技术向更大规模焦平面阵列(FPA)方向顺序探测模式的缺点如下:它的结构形式不允许对每个光电二极管单独优发展,也要求双色器件实现大阵列、焦平面结构以及选
6、偏压值,在长波探测器中实际上有较大的短波串数字化,而只有叠层式工艺才能实现这一目标,即单个像元能探测两个不同波段,当与先进的多色信息作者简介:王成刚(1977-)男,工程师,硕士,主要从事碲镉汞处理算法相结合时,双色红外探测器与单色探测器红外焦平面探测器技术研究。E2mail:wcgzxy77@126.com相比可以进一步提高探测灵敏度。收稿日期:2008209205;修订日期:2008211206368激光与红外第39卷扰(所以器件形成的关键步骤是保证原位P型砷掺器与ROIC通过铟柱互连,这样的结构可以对探测器杂层有好的结构和电
7、学性能,以防止内部增益产生和ROIC单独进行优化、具有近乎100%的填充因子光谱串扰)。顺序探测模式截面图如图1所示。的优点;混成结构也可用环孔工艺制造,即在探测器制造前把探测器和ROIC芯片黏结在一起形成一个独立芯片,环孔是由离子铣刻蚀而成,这种结构提供了比倒装互连混成结构更加稳固的机械和热学特性。在以上两种单色混成结构基础上,发展出了不同的双色探测器结构,由于单片式双色红外焦平面探测器可以避免使用分立阵列而存在的空间对准和时间寄存现象,同时大大简化了光学设计、减少了尺寸、质量和功耗并且降低了成本,欧美很多公司和研究机构对此作了
8、大量的研究工作。图1顺序探测模式截面图下面介绍几种比较典型的双色红外焦平面探测同时探测模式的优点如下:器阵列结构。·可以对双波段实现时间上同时和空间上同步美国DRS公司在高密度垂直集成光电二极管探测;(HDVIP)结构基础上发展了有自己特色的双色结
