锑化铟红外探测器的微透镜阵列设计及试验

台面型锑化铟红外焦平面探测器的制作工艺简单,量子效率高,但是填充因子较低且会随着像元尺寸的减小而进一步降低。减小台面腐蚀深度可以提高探测器的填充因子,但会增大串音。介绍了一种新型微透镜阵列的设计与制备方法,以提高锑化铟红外探测器的填充因子并减小串音。与现有的热回流微透镜阵列相比,该微透镜阵列的填充率、表面粗糙度以及尺寸均匀性能得到了较好的兼顾,可直接在锑化铟红外探测器表面制作,工艺简单。结果显示,探测器的串音降低26%,光响应提高22%。     

微透镜阵列用于线列红外探测器的研究

采用离子束刻蚀制备了线列长方形拱面熔凝石英微透镜阵列，用准分子激光扫描消融法淀积了性能均匀而且稳定的ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７－δ高温超导薄膜，用湿法刻蚀制备了超导薄膜器件，用微透镜阵列与超导薄膜器件耦合构成组合式红外探测器。     

硅微透镜阵列

采用融熔法制备球冠形的光致抗蚀剂掩膜，用离子束刻蚀实现球冠形向硅片上转和多，有效地在较低衬底温度下（低于２００℃）制备出了硅微透镜阵列，通过扫描电子显微镜（ＳＥＭ）和表面探针实验证实了微透镜为球冠形。     

温度冲击下背向集成微透镜阵列红外探测器热应力分析

针对温度冲击下红外探测器芯片的高碎裂几率问题,借助ANSYS分析软件,对背向集成微透镜阵列锑化铟探测器热应力随阵列规模的演变规律、以及64×64大面阵探测器热应力及其分布进行了研究.首先针对8×8小面阵背向集成微透镜阵列锑化铟红外探测器进行热应力分析,得到芯片上最大应力值达到最小时探测器的结构参数.以此为探测器典型结构参数,使阵列规模从8×8倍增到64×64,从而在较短的时间内得到温度冲击下探测器中热应力随阵列规模的演变规律,以及64×64探测器的热应力值及其分布.结果表明:背向集成微透镜阵列锑化铟红外探测器最大应力值出现在锑化铟芯片上,并随阵列规模的增大近似呈线性增加,显示出热应力与阵列规模的相关性.在64×64红外探测器中,锑化铟芯片上表面热应力明显集中在微透镜边缘区域,铟柱阵列上表面热应力分布呈现出由外至内的环状梯度分布,而其它接触面上的热应力分布则呈现出明显的均匀性、集中性.     

微透镜在红外探测器阵列中的应用

一、引言 众所周知,红外探测器的性能可以利用光学浸没得到改善,但到目前仅应用于单元探测器或小的探测器阵列中在通常的光学浸没中,探测器放置在折射率为n的半球中心,当透过半球观察时,探测器的尺寸被放大了n倍,即表观面积增加了n~2倍。     

128×128 PtSi红外焦平面用硅衍射微透镜阵列的设计与制备

通过考虑互相关联的光学和工艺参数,设计了3～5μm红外128×128硅衍射微透镜阵列.阵列中微透镜的孔径为50μm,透镜F数为f/2.5,微透镜阵列的中心距为50μm.采用多次光刻和离子束刻蚀技术在硅衬底表面制备衍射微透镜阵列.对实际的工艺过程和制备方法进行了讨论,对制备出的128×128硅衍射微透镜阵列的光学性能和表面浮雕结构进行了测量.     

微透镜阵列的计算机模拟设计

从理论上分析了用于１２８×１２８ＰｔΑＳｉＩＲＣＣＤ的微透镜成象机理，采用光线追迹法建立发微透镜阵列的数学模型和设计方法，并探讨了微透镜阵列折射率与填充系数的关系，主透镜的Ｆ数与衬底厚度的关系，使用计算机模拟设计得出了微透镜阵列的最佳尺寸。     

128×128硅衍射微透镜阵列的设计与制备

通过考虑互相关联的光学和工艺参数 ,设计了 3～ 5μm红外 12 8× 12 8硅衍射微透镜阵列。阵列中微透镜的孔径为 10 0μm,透镜 F数为 f / 1.5,微透镜阵列的中心距为 10 0μm。采用多次光刻和离子束刻蚀技术在硅衬底表面制备衍射微透镜阵列。对实际的工艺过程和制备方法进行了讨论 ,对制备出的 12 8× 12 8硅衍射微透镜阵列的光学性能和表面浮雕结构进行了测量。     

红外焦平面探测器阵列规格的发展

红外焦平面探测器阵列规格的发展是一个从疏到密、从小到大的过程,受到大面积探测器材料生长和小像元制备等因素的限制。战略焦平面阵列一般用于探测点源目标,而战术焦平面阵列则一般用于探测扩展源目标。从相关的基本概念出发,分析了焦平面阵列规格的发展过程,讨论了作用距离与焦平面阵列规格之间的关系。由于电视格式基本固定,在战术焦平面阵列实现全帧格式以后,其规格进一步增加的势头即便不是停止,也必将会趋缓。但是另一方面,因为焦平面阵列的规格越大,其居高临下而一次看到的面积就越广,所以战略焦平面阵列将会继续向超大规格发展。     

用于自适应红外焦平面探测器的液晶微透镜阵列

主要讨论了面阵电控液晶微透镜在设计、制作和测试等方面的若干关键性问题,主要包括:(一)进行了液晶结构电极间的电场分布仿真;(二)通过标准微电子工艺制作了原理性器件;(三)采用高斯激光束照射液晶结构,在改变驱动电压的情形下获得了所需要的电控光学干涉性能.所制作的阵列液晶微透镜具有制作工艺简单、器件紧凑、灵巧、功耗低、操作方便、易于匹配耦合与集成等特点.分析了将所发展的液晶微透镜技术用于改善和增强红外焦平面探测结构的光电性能等方面的问题.     

红外焦平面区域选取对辐射定标的影响分析

红外辐射定标是获取目标红外辐射特性的基础技术之一。辐射定标精度对后续目标的辐射特性测量具有重要的影响。针对中波红外辐射定标时探测靶面像元大小的选取,研究了其对辐射定标中系统线性度的影响。基于640×520元中波红外焦平面阵列,选取中心像元、中心100×100区域、中心200×200区域以及全靶面区域进行了研究。在高温段,中心20×20区域的随机误差为5.27%,中心100×100区域的最小误差为0.01%。在低温段,中心20×20区域的随机误差为1.78%,中心100×100区域的最小误差为0.45%。在一定靶面区域内,随着所选靶面的增大,误差逐渐减小。研究结果对红外探测器辐射定标靶面的选取具有一定的工程应用价值。     

论红外焦平面器件的串音

红外探测系统通常需要将探测器密集排列以增加它们的空间分辨率。在焦平面阵列中,当投射到某一特定探测器光敏面上的红外光子在另一个探测器中产生信号时,这种现象称为串音。串音可能会影响焦平面阵列的分辨率性能。在高性能光伏阵列中,串音的主要成分是光生载流子在焦平面阵列的相邻探测器之间的横向扩散。从基本概念入手,介绍了相关串音研究的发展情况以及对串音问题的理解和体会。     

红外焦平面阵列探测器盲元检测算法研究

受材料、制造工艺等因素的影响,红外焦平面阵列探测器均存在一定数量的盲元.在分析探测单元响应特性的基础上,提出一新的盲元检测算法.通过调节探测单元响应的显示动态范围,利用设定阈值完成盲元检测.实验表明,算法不受盲元簇大小的影响,查找速度快、定位准确率高,有效提高了图像质量.     

红外焦平面探测器的暗电流测试分析及性能研究

针对碲镉汞红外焦平面探测器,研究了两种暗电流测试方法。降低暗电流直接关系到探测器的信噪比。对所研制的碲镉汞光伏探测器在工作条件下的暗电流大小进行了测试分析。通过对比多组测试结果发现,工作温度及工艺对暗电流具有不同程度的影响。该研究为以后改进工艺和提高探测器性能及筛选效率提供了理论依据。     

Growth and fabrication of a mid-wavelength infrared focal plane array based on type-II InAs/GaSb superlattices

We present the fabrication of a mid-wavelength infrared focal plane array(FPA)based on type-II InAs/GaSb strain layer superlattices(SLs).The detectors contain a 400-period 8 ML InAs/8 ML GaSb SL active layer,which is grown by solid source molecular beam epitaxy on GaSb(100)N type substrates.Lattice mismatch between the superlattices and GaSb substrate achieves 148.9 ppm.The full width at half maximum of the first order satellite peak from X-ray diffraction was 28 arcsec.Single element detectors and FPA with a 128 128 pixels were fabricated using citric acid based solution wet chemical etching.Chemical and physical passivation effectively reduces the surface leakage and this process was characterized by I–V measurement.The devices showed a 50%cut-off wavelength of 4.73 m at 77 K.The photodiode exhibited an R0A of 103cm2.The FPA was characterized with an integration time of 0.5 ms and F/2.0 optics at 77 K and the average blackbody detectivity of the detectors is 2.01 109cm Hz1=2/W.     

InGaAs红外焦平面

本文概括了国内外InGaAs红外焦平面的研究现状、发展趋势和基本性质。介绍了几种InGaAs红外焦平面的结构和工作原理,及其在军用、民用和空间遥感领域的应用前景。对InGaAs焦平面的研究和开发将具有非常重要的意义。