【推荐文章】320×256 InAs/GaSb超晶格中/短波双色探测器组件研制

   日期:2020-04-14     来源:红外与激光工程    浏览:5359    评论:0    
核心提示:作者:吕衍秋, 彭震宇, 曹先存, 何英杰, 李墨, 孟超, 朱旭波

 

320×256 InAs/GaSb超晶格中/短波双色探测器组件研制

----2020年第49卷第1期

吕衍秋1,2,3,  彭震宇1,2,3,  曹先存1,2,3,  何英杰1,3,  李墨1,2,3,  孟超1,2,3,  朱旭波1,2,3

1 中国空空导弹研究院
2 红外探测器技术航空科技重点实验室
3 河南省锑化物红外探测器工程技术研究中心

 

文章背景

 

目前红外探测器的发展正由采用HgCdTe、InSb等材料制备凝视型焦平面的第二代向多光谱、多模式、高工作温度的第三代过渡。InAs/GaSb超晶格材料其带隙宽波段可调(2~30μm),有非常灵活的能带结构设计空间,外延材料尺寸大、均匀性高,它能够满足多波段探测,并且具有小体积、低功耗、轻重量、低成本、高可靠性等特点,因此它已经成为了第三代红外焦平面探测器的优选材料。中/短波红外探测器在军事侦察、导弹预警和高端民用领域具有重要应用,因为空中目标的光谱辐射能量主要集中于红外中波段,而红外诱饵等人工干扰的短波辐射特别突出。因此中/短波红外探测器能够提升人工及复杂背景干扰下的目标识别能力。但双色叠层焦平面探测器组件研制的技术成熟度是中/短波探测器发展的重要制约因素。

 

主要内容

 

作者在文中通过开展实用化的InAs/GaSb超晶格双色焦平面探测器设计、材料外延、芯片加工,以短波光敏二极管为同质结,中波采用异质结势垒来改善漏电性能,优化了钝化方法,制备了性能优良的InAs/GaSb二类超晶格中/短波双色焦平面探测器组件。像元规模为320×256,双色峰值探测率达到中波3.12×10^11 cm·Hz^(1/2)W^(-1),短波1.34×10^11 cm·Hz^(1/2)W^(-1)。响应不均匀性中波为9.9%,短波为9.7%。中波有效像元率为98.46%,短波为98.06%。


图1 中波人脸和烙铁成像

图2 短波人脸和烙铁成像

 

技术展望

 

红外探测器的制备已成为涉及电子科学与技术、材料学、凝聚态物理、光学工程、工程热物理、材料科学与工程、真空技术等多领域的综合科学技术。未来,随着MOCVD和MBE等外延生长技术的应用、器件制备工艺的提升、先进的硅集成电路设计与制造、计算机信息处理技术的发展,使得探测器具备更多的功能和信息处理手段。InAs/GaSb二类超晶格探测器将向大规模、超大规模阵列方向发展,也将适用于双色及多波段,器件性能将进一步提高,工作温度将进一步提升,具备智能化、信息处理能力,同时成本将大幅降低,能够满足更多的应用需求。

 

作者简介


 

吕衍秋(1978-),山东汶上人,博士,研究员,中航工业空空导弹研究院光电器件研究所所长,红外探测器技术航空科技重点实验室副主任,河南省锑化物探测器工程技术研究中心办公室主任,装发领域专家组成员,洛阳市优秀科技人才,中国光学学会红外与光电器件专委会委员。中科院上海技术物理研究所博士毕业,获中科院“院长奖”。主持了多个型号探测器、国际合作、装发预研、装发型谱、国家自然科学基金、集团创新基金等项目,主要开展了锑化物焦平面红外探测器的研究工作。授权发明专利15项,发表论文30多篇,其中SCI及EI收录20多篇,获集团公司二等成果2项。

 

引用格式

 

Lv Yanqiu,  Peng Zhenyu,  Cao Xiancun,  He Yingjie,  Li Mo,  Meng Chao,  Zhu Xubo. 320×256 mid-/short-wavelength dual-color infrared detector based on InAs/GaSb superlattice[J]. Infrared and Laser Engineering, 2020, 49(1): 010300. doi: 10.3788/IRLA202049.0103007

 
 
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