160×128元多量子阱长波红外焦平面探测器件研制

报道了新研制出的160×128元GaAs/AlGaAs多量子阱长波红外焦平面器件。使用MBE的方法在半绝缘的GaAs衬底上生长器件结构；开发了用普通光刻技术和离子束刻蚀法制备2D光栅技术，以及探测器芯片与读出电路互联技术。在77 K时测试，器件的平均峰值探测率Dλ*=1.28×1010 cmW-1Hz1/2，峰值波长为λp=8.1 μm，截止波长为λc=8.47 μm。器件的非盲元率≥98.8％，不均匀性10％。     

640×512偏振长波量子阱红外焦平面探测器研制

介绍了大面阵偏振长波量子阱红外焦平面探测器组件的研制进展。在640512规模20 m中心距面阵上,偏振焦平面采用了22子单元设计,子单元中每个像元分别刻蚀0、90、45以及135方向的一维线性光栅,来获得入射光不同偏振角度的信息。突破了长波量子阱材料外延和器件制备等关键技术,制备出面阵探测器芯片,实现了偏振长波红外探测的单片集成,配上杜瓦和制冷机,研制出噪声等效温差优于30 mK的长波偏振640512量子阱探测器组件。     

GaAs/AlGaAs量子阱长波10.55 μm红外焦平面探测器

利用GaAs/AlGaAs量子阱结构,研制了像元规模为640×512、中心响应波长在10.55 μm附近的红外焦平面阵列器件,与50 K集成式制冷机耦合后,测试了相关性能,其等效噪声温差达到22.5 mK。焦平面组件通过了初步的开关机试验以及热真空试验后,表现良好。考虑封装冷屏导致在面源黑体测试时产生的焦面照度不均匀问题进行了数值计算,并分析了与近似解析计算的误差,表明当F数变小时应当采用数值计算,并认为探测器测试的非均匀性主要由照度不均匀贡献。针对10.55 μm量子阱探测器,利用开源的MEEP FDTD软件,进行了近场耦合的光场分布计算,计算结果表明目前的结构参数在光衍射方面是比较接近优化的。     

红外探测器杜瓦的小型化设计方法

杜瓦小型化是制冷型红外探测器组件的发展方向之一,也是未来红外成像系统小型化、集成化发展的需要。由于杜瓦为探测器组件提供光、机、电接口,其小型化设计要综合考虑制冷机的制冷能力、探测性能、真空性能和系统应用等多方面因素。结合杜瓦的结构组成和工作原理,分析了小型化设计的方法及影响。该研究对杜瓦设计有较好的启发和指导作用。     

星用红外探测器封装技术及其应用

本文简要介绍星用红外探测器的一些封装形式,重点阐述了红外探测器杜瓦组件封装的一些关键技术.这些技术的研究和发展,对提高红外探测器杜瓦组件封装技术水平和推进红外探测器尤其是红外焦平面的应用是至关重要的.     

640×512小型化红外探测器杜瓦组件可靠性研究

在SWaP3(Size,Weight,and Power,Performance and Price)概念的驱使下,第三代制冷红外探测器向着高性能、小型化和轻量化的方向发展.作为军用核心电子元器件,制冷红外探测器的可靠性成为研究的重点.以浙江珏芯微电子有限公司所研制的640×512/15μm小型化杜瓦组件为研究对象,开...     

多色量子阱红外探测器的发展

军用红外探测器需要使用工作在各种红外波段的大规格、高均匀性多色焦平面阵列器件.满足这些要求的一个候选者就是量子阱红外（光电）探测器（Quantum Well Infrared Photodetector,QWIP）.作为新一代红外探测器,QWIP基于极薄半导体异质结构中的载流子束缚效应. GaAs/AlGaAs/QWIP的主要优点包括标准的Ⅲ-Ⅴ族衬底材料和技术、良好的热稳定性、大面积、低研发成本以及抗辐射性.QWIP的另一个重要优点是具有带隙工程能力.可以通过调节量子阱宽度和势垒组分设计出满足特殊要求（例如多色焦平面列阵应用）的器件结构.介绍了对QWIP探测物理机制的理解以及近年来多色QWIP技术的发展状况.     

320×256 GaAs/AlGaAs长波红外量子阱焦平面探测器

量子阱红外探测器(Quantum well infrared photodetector, QWIP)已经经历了20多年的深入研究,各种QWIP器件,包括量子阱红外探测器焦平面阵列(FPA)的研制也已经相当成熟。但是在国内,受制于整体工业水平, QWIP焦平面阵列器件的研制仍然处于起步阶段。研制了基于GaAs/ AlxGa1-xAs 材料、峰值响应波长为9.9 m的长波320256 n型QWIP焦平面阵列器件,其像元中心距25 m, 光敏元面积为22 m22 m。GaAs衬底减薄后的QWIP焦平面阵列,与Si基CMOS读出电路(ROIC)通过铟柱倒焊互连,并且在65 K工作温度下进行了室温环境目标成像。该焦平面器件的规模和成像质量相比之前国内报道的结果都有较大提高。焦平面平均峰值探测率达1.51010 cmHz1/2/W。     

红外探测器全金属杜瓦瓶的激光焊接

介绍了脉冲ＹＡＧ激光焊接红外探测器全金属杜瓦瓶的工艺参数及焊接结构的选择，并对焊结结果进行了检测分析。     

红外探测器杜瓦冷头的低温可靠性研究

红外探测器杜瓦冷头结构受温度冲击时容易损伤,甚至会导致探测器组件失效。这是红外探测器组件产品研制中不可避免的可靠性问题之一。针对红外探测器杜瓦冷头的低温可靠性问题展开了相关研究。结合粘接失效原理和有限元仿真,讨论了粘接胶厚度、溢胶等情况对杜瓦冷头低温应力、冷头-冷指粘接面积与探测器温度关系的影响。结果表明,胶层状态是影响杜瓦冷头低温损伤和温度传导的重要原因。产品研制过程中可通过控制粘接胶层来降低大面阵探测器粘接结构的低温应力,从而提高冷头结构的低温可靠性。     

超长线列红外探测器杜瓦真空寿命评估方法

针对超长线列红外探测器杜瓦具有容积大、零部件种类多、材料放气源多,特别是集成式超长线列杜瓦与内充3 MPa高压氦气的直线脉管冷指封装集成等特点,基于材料解析放气及渗透理论,建立了超长线列杜瓦组件真空寿命评估模型,对分置式与集成式超长线列杜瓦的真空寿命进行了计算,其真空寿命预计值均可以达到2年。设计了一种杜瓦真空度在线监测结构对这两类杜瓦的真空度进行了实时监测,分置式及集成式杜瓦真空寿命预计值与实测值相对误差分别为5.8%和6.96%。因集成式杜瓦真空寿命估算较为困难,对其热负载通过制冷性能进行实验验证,其热负载2年后未发生明显变化。     

长线列碲镉汞红外焦平面微型杜瓦的研究

针对长线列碲镉汞红外焦平面探测器封装的特点,文章讨论了分置式微型杜瓦研制的难点。在用于封装2000元碲镉汞焦平面芯片的分置式微型杜瓦研制中,详细阐明了一种焦平面芯片其装载面为斜拉式支撑结构的设计,实现了探测器外引功能线的布线优化及其输出引线工艺改进,并提出了一种大尺寸高气密光学窗口的焊接方法等关键技术。通过这些关键技术的突破,成功研制出了2000元碲镉汞焦平面探测器杜瓦组件。     

红外焦平面探测器快速启动的影响因素分析

随着红外焦平面成像制导的应用越来越广泛,人们对探测器组件的体积、快速启动能力等方面的要求也越来越高。针对这个问题,基于探测器的芯片、杜瓦结构和快速制冷器的设计,对探测器快速启动的影响因素进行了分析,得出了对提高红外焦平面探测器快速启动具有帮助意义的结论。     

中波2048元长线列碲镉汞焦平面杜瓦组件

2048元碲镉汞焦平面由8个中波256×1元芯片和8个光伏信号硅读出电路模块交错排列组成,与8个微型滤光片以桥式结构直接耦合后封装在全金属微型杜瓦内,形成了中波2048元长线列碲镉汞红外探测器件组件.基本解决了2048元焦平面杜瓦组件的关键技术,即高均匀性和一致性的焦平面模块技术、高精度的拼接技术、高可靠性的模块及其封...     

两类混合红外焦平面线列探测器积分时间调整技术研究

文中分析了目前使用的两类混合红外焦平面线列探测器在红外成像制导系统中的工作状态，并给出了其积分时间的调整方法，此方法也可用于成像制导系统动态范围的调整，以提高其探测性能。     

基于朗缪尔吸附模型的杜瓦真空寿命评估研究

影响杜瓦真空寿命的主要是内部材料出气。针对红外探测器杜瓦的出气机理及密封前需长时间排气特点,提出了以满足朗缪尔吸附模型的脱附速率方程作为杜瓦出气率模型的真空寿命评估方法。创新性地提出排气结束时变温监测离子流的方法,获得同覆盖度下不同温度的出气率,消除覆盖度的影响,提取了杜瓦的整体出气激活能,推导出存储温度下初始出气率及出气率随时间变化的关系。实验发现三个杜瓦在不同测试条件下获得的激活能差异为8.8%。跟踪封装2年的杜瓦热负载,验证估算的寿命误差为7.2%。本研究为小批量、多样化杜瓦提供了便利的真空寿命无损检测评估方法。     

红外探测器杜瓦封装多余物的衍射分析及控制

红外探测器组件中一定尺寸大小多余物的存在,容易造成探测器服役状态下其光路中产生衍射现象,并改变焦平面局部光场分布,导致像面上形成“黑斑”或“泊松亮斑”。为了减少此类异常图像的出现,根据菲涅耳衍射原理,计算了几种典型探测器组件内不同位置处的多余物颗粒满足衍射斑形成条件时的尺寸范围,并分析了多余物尺寸、杜瓦结构、波长以及衍射斑之间的关系,结果表明,波长越长、多余物距离焦平面越近,越容易发生衍射;对于不同的探测器杜瓦组件,容易产生衍射的位置为距离焦平面距离LC的区域。此外结合生产实践提出了控制多余物的相应措施,研究结果对于红外探测器组件的设计和工程应用具有一定指导意义。     

超长线列双波段红外焦平面探测器杜瓦封装技术研究

针对拼接型短/中波的超长线列焦平面探测器与直线脉管集成耦合的要求,分析了超长线列焦平面杜瓦封装的难点。通过对超长冷平台的温度均匀性、超长冷平台支撑结构、大体积组件杜瓦低热负载、超长线列杜瓦真空寿命等封装技术进行研究,提出了多点S型冷链结合导热层的三维热输出方法,设计了桥式两基板的超长冷平台支撑结构,解决了超长冷平台高温度均匀性、集成探测器后低应力及焦深控制、超长线列探测器杜瓦组件的环境适应性、低热负载和长真空寿命等关键技术,成功研制超长线列双波段焦平面探测器制冷组件,并通过一系列空间环境适应性试验验证,试验前后组件性能未发生明显变化,满足工程化应用的要求。     

可变温红外探测器中测杜瓦设计

介绍了一种中测变温杜瓦装置(简称变温杜瓦),可实现多个温度条件下(60～300 K)连续测试芯片性能.与传统的中测液氮杜瓦相比,变温杜瓦体积较小,可与制冷机耦合,从而实现多个温度可调.另外,将变温杜瓦的框架部件设计为可拆卸结构,既可以兼容多种规格的芯片,又提高了芯片性能的封装效率.通过试验测试,变温杜瓦组件芯片衬底区域...     

红外探测器金属杜瓦瓶锗窗口低温封接技术

为满足钎焊原理和条件的要求,选用软钎焊封接工艺,对锗窗口进行了金属化处理。对金属化材料与焊料的选择、配制以及钎焊等工艺做了大量的探索与实验,并取得了有用的结果。该工艺技术已应用于制作红外探测器件。