检索结果-内蒙古大学图书馆

红外与毫米波学报 2025年第2期44卷 144-152页

作者：廖科才黄敏王楠梁钊铭周易陈建新中国科学院上海技术物理研究所中国科学院红外成像材料与器件重点实验室上海200083 中国科学院大学北京100049

探测器灵敏度是红外探测器的核心技术指标。短波红外探测器暗电流低,其探测灵敏度受到探测系统固有的读出电路噪声限制,而在探测器中引入内增益是进一步提升探测灵敏度的有效途径。异质结光电晶体管具有高增益、低工作偏压和低过剩噪声... 详细信息

探测器灵敏度是红外探测器的核心技术指标。短波红外探测器暗电流低,其探测灵敏度受到探测系统固有的读出电路噪声限制,而在探测器中引入内增益是进一步提升探测灵敏度的有效途径。异质结光电晶体管具有高增益、低工作偏压和低过剩噪声等优点,为高灵敏探测的实现提供了新的途径。本文主要针对InGaAs/GaAsSb Ⅱ类超晶格短波红外光电晶体管展开了仿真设计,研究了不同器件尺寸结构与器件光电特性之间的影响关系。结果显示,更小的基区尺寸能实现更高的电流增益、更低的暗电流和更短的响应时间。基于器件尺寸结构的优化设计,可以获得噪声等效光子数优于10的探测灵敏度,为实现高灵敏度异质结光电晶体管探测器提供了新的技术途径。

关键词：短波红外光电晶体管高增益噪声等效光子数

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通过成结模拟器研究n^(+)-n^(-)-p碲镉汞高温探测器

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红外与毫米波学报 2024年第1期43卷 23-28页

作者：林加木周松敏王溪甘志凯林春丁瑞军中国科学院上海技术物理研究所红外成像材料与器件重点实验室上海200083

第三代红外探测器发展的一个重要方向是高工作温度探测器。对于碲镉汞n-on-p探测器而言,n^(+)-n^(-)-p结构以及良好的钝化工艺能够有效的抑制暗电流的产生,从而在高工作温度条件下获得较好的探测器性能。基于自行开发的成结模拟器,对n^(... 详细信息

第三代红外探测器发展的一个重要方向是高工作温度探测器。对于碲镉汞n-on-p探测器而言,n^(+)-n^(-)-p结构以及良好的钝化工艺能够有效的抑制暗电流的产生,从而在高工作温度条件下获得较好的探测器性能。基于自行开发的成结模拟器,对n^(+)-n^(-)-p结构地高温器件进行了工艺仿真和器件仿真,获得成结过程的制备参数,并结合抑制表面漏电的组分梯度钝化工艺,将高工作温度下的暗电流抑制至理论极限,研制出可以在更高温度工作下的碲镉汞n-on-p红外焦平面探测器。经测试,中波n-on-p红外焦平面器件在不同工作温度下性能优异,在80 K工作温度下噪声等效温差(NETD)达到了6.1 mK,有效像元率为99.96%;而在150 K工作温度下噪声等效温差(NETD)为11.0 mK,有效像元率为99.50%,达到了同类器件的理论极限。

关键词：碲镉汞 n^(+)-n^(-)-p 高工作温度红外焦平面

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高光谱应用的带可调复位时间CDS的低噪声红外焦平面读出电路

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红外与毫米波学报 2024年第2期43卷 268-278页

作者：吴双梁清华陈洪雷丁瑞军中国科学院上海技术物理研究所红外成像材料与器件重点实验室上海200083 中国科学院大学北京100049

低辐射量的高光谱应用对红外焦平面读出电路(ROIC)提出了低噪声的设计要求。相关双采样(CDS)是常用的减少噪声的结构。本文通过调节钳位和采样保持之间的时间间隔来改进CDS,可灵活消除低频噪声。采用180 nm CMOS工艺设计和制造了640... 详细信息

低辐射量的高光谱应用对红外焦平面读出电路(ROIC)提出了低噪声的设计要求。相关双采样(CDS)是常用的减少噪声的结构。本文通过调节钳位和采样保持之间的时间间隔来改进CDS,可灵活消除低频噪声。采用180 nm CMOS工艺设计和制造了640×512规模、15μm像元中心距的读出电路。输入级集成了低噪声CTIA与本文提出的可调复位时间CDS(AICDS),所设计的时序产生器使CDS复位时间可以延长0~270个时钟周期。通过延长复位时间减少这个时间间隔,噪声电子数可以由39 e^(-)减少到18.3 e^(-)。SPECTRE仿真结果和实验测试结果证实了提出的AICDS结构可以提升高光谱应用读出电路的噪声性能,因此可以广泛应用。

关键词：高光谱成像读出电路可调时间间隔 CTIA CDS 低噪声

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消除CDS折叠效应的增益自适应红外焦平面读出电路

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红外与激光工程 2024年第5期53卷 83-94页

作者：吴双张健怡陈洪雷丁瑞军中国科学院上海技术物理研究所中国科学院红外成像材料与器件重点实验室上海200083 中国科学院大学北京100049

高动态范围是红外焦平面探测技术的先进发展方向之一。高集成度像元读出电路的动态范围受到小电荷存储容量和噪声的限制。所设计的增益自适应像元读出电路,小信号下为电容反馈跨阻放大器(CTIA),大信号下自动转换为变阻抗电阻反馈跨阻放... 详细信息

高动态范围是红外焦平面探测技术的先进发展方向之一。高集成度像元读出电路的动态范围受到小电荷存储容量和噪声的限制。所设计的增益自适应像元读出电路,小信号下为电容反馈跨阻放大器(CTIA),大信号下自动转换为变阻抗电阻反馈跨阻放大器(RTIA),实现小信号大增益、大信号小增益的自动切换,将集成3.86 fF积分电容的CTIA电荷容量拓展到1.63 Me^(–)。在15μm像元中心距的像元内集成相关双采样(CDS)结构,大幅减小噪声。对CDS大信号注入产生的折叠效应进行理论分析,并设计抗折叠结构。采用180 nm 3.3V CMOS工艺,完成640×512规模的读出电路的设计、仿真、流片、测试。测试结果显示,该电路可消除CDS折叠效应,噪声电子数17 e^(–),动态范围拓展到99.66 dB。

关键词：红外焦平面读出电路增益自适应抗折叠CDS CTIA 高动态范围低噪声

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碲锌镉衬底晶面极性对水平液相外延碲镉汞薄膜的影响

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红外与毫米波学报 2023年第1期42卷 1-7页

作者：霍勤张诚焦翠灵王仍毛诚铭陆液乔辉李向阳中国科学院上海技术物理研究所红外成像材料与器件重点实验室上海200083

研究了碲锌镉衬底(111)晶面的不同极性对水平推舟液相外延生长碲镉汞薄膜的影响。实验结果显示,(111)A面碲锌镉衬底水平液相外延生长碲镉汞薄膜材料组分和厚度均与常规(111)B面碲锌镉衬底碲镉汞薄膜材料相当;碲镉汞母液在采用(111)A面、... 详细信息

研究了碲锌镉衬底(111)晶面的不同极性对水平推舟液相外延生长碲镉汞薄膜的影响。实验结果显示,(111)A面碲锌镉衬底水平液相外延生长碲镉汞薄膜材料组分和厚度均与常规(111)B面碲锌镉衬底碲镉汞薄膜材料相当;碲镉汞母液在采用(111)A面、(111)B面衬底进行液相外延生长的碲镉汞薄膜上接触角分别为(50±2)°和(30±2)°,结合微观模型分析确认碲镉汞母液在碲镉汞薄膜(111)A面存在更大的表面张力;观察并讨论了(111)A面碲镉汞与(111)B面碲镉汞薄膜材料表面微观形貌的差别;实验获得的(111)A面碲镉汞薄膜XRD半峰宽为33.1arcsec。首次报道了(111)晶面选择对母液残留的影响,研究结果表明,采用(111)A面碲锌镉衬底进行碲镉汞水平推舟液相外延生长,能够在不降低晶体质量的情况下,大幅减小薄膜表面母液残留。

关键词： Hg1-xCdxTe晶体 CdZnTe衬底液相外延 (111)A面 (111)B面

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拼接型短波红外探测器的光谱响应特性

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红外与激光工程 2023年第9期52卷 65-72页

作者：廖清君胡晓宁黄爱波陈洪雷叶振华丁瑞军中国科学院上海技术物理研究所中国科学院红外成像材料与器件重点实验室上海200083

红外探测器的光谱响应一致性影响高光谱成像仪器的动态范围,研究高光谱成像用拼接型短波红外探测器在同一光谱维的响应均匀性对提高高光谱成像性能有重要意义。通过测量相对光谱响应和窄带响应,对响应波段为1.0~2.5μm、规格为2000×... 详细信息

红外探测器的光谱响应一致性影响高光谱成像仪器的动态范围,研究高光谱成像用拼接型短波红外探测器在同一光谱维的响应均匀性对提高高光谱成像性能有重要意义。通过测量相对光谱响应和窄带响应,对响应波段为1.0~2.5μm、规格为2000×256的碲镉汞短波红外探测器光谱响应率进行测量和分析,提出用光谱响应非均匀性定量化分析光谱响应一致性。分析了在80℃和140℃不同的黑体温度下,窄带滤光片的中心波长和半带宽不同时,带外截止深度为OD3时,带外信号对窄带性能测试误差的影响。通过测量探测器模块的光谱响应率,计算拼接的2000×256探测器在1μm、1.9μm和2.5μm处的响应非均匀性分别为6.23%、6.06%和4.07%。光谱响应率的准确测量实现了拼接型短波红外探测器的光谱响应一致性的定量化评价,有利于探测器在高光谱成像中的合理应用。

关键词：高光谱成像光谱响应定量化分析短波红外探测器碲镉汞

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InAs/GaSbⅡ类超晶格长波红外探测器的表面处理研究

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红外与毫米波学报 2023年第1期42卷 8-13页

作者：崔玉容周易黄敏王芳芳徐志成许佳佳陈建新何力中国科学院上海技术物理研究所红外成像材料与器件重点实验室上海200083 中国科学院大学北京100049

开展了In As/Ga SbⅡ类超晶格长波红外探测器的表面处理研究。通过对不同处理工艺形成台面器件的暗电流分析,发现N2O等离子处理结合快速热退火(RTA)的优化工艺能够显著改善长波器件电学性能。对于50%截止波长12.3μm的长波器件,在液氮温... 详细信息

开展了In As/Ga SbⅡ类超晶格长波红外探测器的表面处理研究。通过对不同处理工艺形成台面器件的暗电流分析,发现N2O等离子处理结合快速热退火(RTA)的优化工艺能够显著改善长波器件电学性能。对于50%截止波长12.3μm的长波器件,在液氮温度,-0.05 V偏置下,表面处理后暗电流密度从5.88×10^(-1)A/cm^(2)降低至4.09×10^(-2)A/cm^(2),零偏下表面电阻率从17.7Ωcm提高至284.4Ωcm,有效降低侧壁漏电流。但是该表面处理后的器件在大反偏压下仍有较大的侧壁漏电,这可能是由于高浓度的表面电荷使得大反偏下侧壁存在较高的隧穿电流。通过栅控结构器件的变栅压实验,验证了长波器件存在纯并联电阻及表面隧穿两种主要漏电机制。最后,对表面处理前后的暗电流进行拟合,处理后器件表面电荷浓度为3.72×1011cm-2。

关键词：二类超晶格长波红外探测器表面处理暗电流分析栅控结构

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超小间距微台面InGaAs探测器光电性能研究

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红外与毫米波学报 2024年第6期43卷 755-761页

作者：田宇于春蕾李雪邵秀梅李淘杨波于小媛曹嘉晟龚海梅上海科技大学信息科学与技术学院上海201210 中国科学院上海技术物理研究所中国科学院红外成像材料与器件重点实验室上海200083

超小中心距InGaAs探测器的制备需要降低探测器像元间的串音和探测器的暗电流。通过探索微台面InGaAs探测器制备工艺,成功制备了10µm和5µm中心距微台面InGaAs光敏芯片测试结构,并对其像元间的串音和探测器的暗电流进行了详细... 详细信息

超小中心距InGaAs探测器的制备需要降低探测器像元间的串音和探测器的暗电流。通过探索微台面InGaAs探测器制备工艺,成功制备了10µm和5µm中心距微台面InGaAs光敏芯片测试结构,并对其像元间的串音和探测器的暗电流进行了详细研究。结果表明,当隔离沟槽刻蚀进入吸收层时,微台面结构能有效抑制像元间的串音;但是由于在制备微台面器件过程中造成的材料损伤,由此引起的复合电流和欧姆漏电流的增加,会导致探测器暗电流增幅超过一个数量级。研究结果为制备超小中心距InGaAs焦平面探测器提供了新思路和启示。

关键词：铟镓砷微台面串音暗电流

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大规模电阻阵红外景象产生器件的像素设计研究

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红外与激光工程 2023年第10期52卷 11-20页

作者：翟叼豪陈永平翟厚明马斌中国科学院上海技术物理研究所、中国科学院红外成像材料与器件重点实验室上海200083 中国科学院大学北京100049

电阻阵作为一种动态红外景象产生器件,在红外半实物仿真领域有着重要的应用。电阻阵可实现的规模与性能与红外微辐射像素列阵的设计有着密切的关系。文中从应用系统对大规模电阻阵器件的要求出发,结合电阻阵的工作原理,提出了像素驱动... 详细信息

电阻阵作为一种动态红外景象产生器件,在红外半实物仿真领域有着重要的应用。电阻阵可实现的规模与性能与红外微辐射像素列阵的设计有着密切的关系。文中从应用系统对大规模电阻阵器件的要求出发,结合电阻阵的工作原理,提出了像素驱动电路与MEMS结构一体化的设计方案,设计了规模可拓展的高占空比像素结构。通过采用高消光系数材料以及光学谐振腔结构,微辐射元的中波红外和长波红外的表面发射率达0.7。热力学仿真表明,通过合理的薄膜厚度和结构设计,微辐射元阵列的占空比达到51%,升、降温的热响应时间均小于5 ms,0.6 mW功率驱动下应力翘曲小于300 nm,长波红外表观温度可达582 K,中波红外表观温度可达658 K。结合设计方案提出了工艺制备方案,并通过小阵列流片初步验证了设计方案的可行性。该设计研究为国产大规模、高占空比电阻阵的研制指明了方向。

关键词：电阻阵红外仿真微辐射元红外表观温度占空比

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基于朗缪尔吸附模型的杜瓦真空寿命评估研究

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红外与毫米波学报 2023年第4期42卷 434-440页

作者：范崔王小坤季鹏张磊俞君沈一璋莫德锋李雪中国科学院上海技术物理研究所传感技术国家重点实验室上海200083 中国科学院上海技术物理研究所红外成像材料与器件重点实验室上海200083 中国科学院大学北京100039

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... 详细信息

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。

关键词：红外器件杜瓦真空寿命出气率脱附激活能

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