1 昆明物理研究所，云南昆明 650223
2 空军装备部驻北京地区第一军事代表室，北京 100083
3 空军装备部驻昆明地区军事代表室，云南昆明 650031
对于在低温背景条件下应用的红外焦平面探测器，在其设计阶段首先需要确认的是探测器在低温背景下的主要性能参数是否满足应用需求。通过单元探测器的基本理论公式，从性能测试的角度，推导出了焦平面探测器主要性能指标的理论计算公式，包括峰值响应率、噪声、峰值探测率、动态范围等。提出了红外焦平面探测器主要性能参数计算的设计流程，并通过实例对长波红外焦平面探测器在低温背景下的性能参数进行了计算、设计及验证，实测结果与理论计算符合较好。表明了理论公式及设计流程具有较好的实用性，可为红外焦平面探测器的应用设计提供参考。
红外焦平面探测器 低温背景 性能参数 计算及设计 infrared FPA detector，low temperature background
红外与激光工程
2023, 52(3): 20220698
As注入掺杂的p-on-n结构碲镉汞红外探测器件具有少子寿命长、暗电流低、R0A值高等优点，是高温器件研究的重要技术路线之一。针对阵列规模640×512、像元中心距15 μm 的As掺杂工艺制备的p-on-n中波碲镉汞焦平面器件，测试了不同工作温度下的性能和暗电流。研究结果表明，在80 K工作温度下，器件响应表现出高响应均匀性，有效像元率达99.98%；随着工作温度升高，器件盲元增多，当工作温度为150 K和180 K时，有效像元率降低至99.92%和99.32%。由于对器件扩散电流更好的抑制，器件在160~200 K温度范围内的暗电流低于Rule-07。并且当工作温度在150~180 K时（300 K的背景下），器件具有较好的信噪比，极大程度地体现了高温工作的可行性。
高工作温度 碲镉汞 p-on-n As掺杂 high operating temperature HgCdTe p-on-n As doping 红外与激光工程
2022, 51(12): 20220150
随着红外焦平面技术的发展，大面阵红外焦平面器件在遥感、气象、资源普查和高分辨对地观测卫星上得到了广泛应用。因此，基于第三代红外焦平面技术的超大规模焦平面器件成为国内外研究热点。文中介绍了昆明物理研究所采用n-on-p技术路线成功研制的短波（Short Wave, SW） 2 k×2 k（18 μm，像元中心距）碲镉汞红外焦平面器件。短波2 k×2 k碲镉汞红外焦平面器件突破了大尺寸碲锌镉（CdZnTe）衬底制备和大面积液相外延薄膜材料生长技术，衬底尺寸由Φ75 mm增加到Φ90 mm，获得了高度均匀的大面积碲镉汞（HgCdTe）薄膜材料。通过大面阵器件工艺、大面阵倒装互连等技术攻关，最终获得了有效像元率大于99.9%、平均峰值探测率(D*)大于4×1012(cm·Hz1/2)/W、暗电流密度在1 nA/cm2的高性能短波2 k×2 k（18 μm）碲镉汞红外焦平面器件。
短波 大面阵 2 k 红外焦平面器件 short wave large area array 2 k infrared focal plane device 红外与激光工程
2022, 51(9): 20220079
p-on-n结构的碲镉汞红外探测器具有长的少子寿命、低暗电流、高 R0A值等优点, 是高温器件、长波甚长波器件发展的重要器件结构。而国内还鲜有砷注入掺杂 p-on-n长波 HgCdTe探测器的相关报道, 为了满足**、航天等领域对高性能长波探测器迫切的应用需求, 针对 As离子注入的长波 p-on-n碲镉汞红外探测器退火工艺技术进行研究。采用二次离子质谱(SIMS)仪分析注入及退火后 As离子浓度分布情况, 使用半导体参数测试仪表征 pn结的 I-V特性。研究结果表明, 在富汞 0.5 h 430℃＋20h 240℃条件下, 实现 As激活, 成功制备 As注入长波 15 .m 640×512的 p-on-n碲镉汞红外焦平面器件, 器件有效像元率大于 99.7%。该研究对长波甚长波碲镉汞 p-on-n焦平面器件的制备具有重要意义。
As注入掺杂 退火激活 碲镉汞 As implantation and doping, p-on-n, annealing acti p-on-n SIMS
河南科技大学 材料科学与工程学院, 河南 洛阳 471023
采用一步水热法, 以钨酸钠(Na2WO4·2H2O)为原料, 草酸(H2C2O4)为结构导向剂, 在FTO衬底上制备了具有高活性(002)面的WO3纳米片薄膜。利用XRD, FESEM对薄膜的物相和形貌进行了分析, 通过UV-Vis, PL对薄膜的能带结构和载流子的分离能力进行了表征, 通过电化学工作站对WO3薄膜的光电性能进行了研究。分析了草酸用量对WO3纳米片薄膜的晶体取向、形貌尺寸和光电催化性能的影响。结果表明: 草酸用量为0.30g时, WO3纳米片薄膜的(002)面衍射峰强度最高, 具有良好的光电催化性能。
WO3纳米片薄膜 一步水热法 草酸 光电催化 WO3 nanoplate films one-step hydrothermal method oxalic acid photoelectric catalysis
采用金掺杂替代作为深能级缺陷中心的汞空位，可明显提高 P型碲镉汞材料少子寿命，进而降低以金掺杂 P型材料为吸收层 n-on-p型碲镉汞器件的暗电流，明显提升了 n-on-p型碲镉汞器件性能，是目前高灵敏度、高分辨率等高性能 n-on-p型长波/甚长波以及高工作温度中波碲镉汞器件研制的一种技术路线选择。本文在分析评述金掺杂碲镉汞材料现有研究技术要点的基础上，结合昆明物理研究所目前的研究成果，总结了碲镉汞金掺杂相关工艺技术，重点分析了金掺杂对碲镉汞器件性能的影响。
碲镉汞（HgCdTe） 金掺杂 少子寿命 暗电流 稳定性 HgCdTe, Au doping, minority carrier lifetime, dark
河南科技大学 材料科学与工程学院,河南 洛阳 471000
采用溶胶-凝胶法制备得到不同浓度Bi3+掺杂ZnO籽晶层, 又进一步采用水热法合成了六方纤锌矿结构的ZnO纳米棒。通过X线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、光致发光(PL)谱等测试手段对样品结构、形貌和光学性能进行测试和表征。结果表明, 在不同浓度Bi掺杂ZnO籽晶层上生长纳米ZnO薄膜, ZnO的晶体结构没有改变, 均为六方纤锌矿结构,且(002)晶面的峰强明显高于其他晶面的峰强值; 在FESEM电镜观察下发现, 不同掺杂浓度Bi掺杂ZnO籽晶层上水热生长的纳米ZnO薄膜均为纳米棒状。PL光谱显示随着Bi掺杂量增加, 样品的近紫外发射峰和晶格缺陷峰等峰值明显增大,且有红移现象产生。其中禁带宽度随着Bi掺杂量的增大而减小, 说明Bi3+可以有效地调节ZnO的禁带宽度。
Bi3+掺杂 ZnO纳米棒 溶胶-凝胶法 水热法 光学性质 Bi3+ doping ZnO nanorods Sol-Gel method hydrothermal method optical property
1 四川警察学院科研所, 四川 泸州 646000
2 中国人民公安大学国家安全与反恐怖学院, 北京 100038
随着图像获取与传输便利性的不断提高以及图像编辑工具的快速普及,使得恶意用户能够容易拍摄、传播、编辑和修改数字图像,进而达到实施恶意行为或犯罪的目的,则数字图像或视频将成为侦查取证与司法诉讼的关键证据。由图像传感器制造工艺的缺陷和硅晶片的不均匀性引起的光照响应不一致性(PRNU)对于每个相机来说,具有唯一性和稳定性,因此可以将其作为图像来源取证的有效设备指纹。首先对包括设备指纹技术在内的数字图像取证技术进行整体性的回顾,并介绍设备指纹的主要应用情景;然后介绍图像中设备指纹提取的基本技术原理,对设备指纹的提取技术发展情况进行综述;最后对设备指纹提取技术亟待解决的问题与技术发展趋势进行探讨。
图像处理 图像识别 图像取证 设备指纹 图像来源鉴定 传感器模式噪声 激光与光电子学进展
2020, 57(22): 220003
1 昆明物理研究所, 云南 昆明650223
2 北京理工大学 光电学院, 北京 100081
在读出电路有限的像元面积内获得尽可能大的电荷存储量是实现甚高灵敏度红外探测器的关键。基于脉冲频率调制的像元级模数转换(ADC)是实现甚高灵敏度红外探测器读出电路的主要方法, 阐述了像元级脉冲频率调制ADC的原理, 介绍了美国麻省理工学院林肯实验室、法国CEA-LETI在像元级数字读出电路的研究进展。作为从立体空间拓展电路密度的新技术, 介绍了三维读出电路的研究进展。最后介绍了昆明物理研究所甚高灵敏度红外探测器读出电路的研究进展。利用像元级ADC技术和数字域时间延迟积分(TDI)技术, 昆明物理研究所研制的长波512×8数字化TDI红外探测器组件, 峰值灵敏度达到1.5 mK。
甚高灵敏度红外探测器 像元级ADC 三维读出电路 数字域TDI very high sensitivity infrared detector pixel-level ADC 3D ROIC digital TDI 红外与激光工程
2020, 49(1): 0103011
