1 1. 中国空空导弹研究院，河南 洛阳 471009
2 2. 红外探测器技术航空科技重点实验室，河南 洛阳 471009
3 3. 河南省锑化物红外探测器工程技术研究中心，河南 洛阳 471009
InSb单晶是制备工作于中波红外大气窗口（3~5 μm）光子型探测器的典型光电转换材料，采用该单晶材料所制备的InSb红外探测器以高性能、大规格像元阵列、高稳定性和相对低成本为特点，广泛应用于军用红外系统和高端民用红外系统领域。然而，InSb 红外探测器响应波长范围固定不可调节、响应仅限于短中波红外而对长波红外无响应、相对有限的载流子寿命制约器件高温工作性能等固有特点，限制了该型探测器在工程中的广泛应用。文中系统地介绍了基于InSb材料人们为改进上述不足所开展的新型材料及其光电响应方面的研究结果。这些材料主要包括：采用合金化方法改变InSb组分形成新型多元合金材料、采用量子结构形成新型低维探测材料。对于新型合金材料，介绍了材料的合金相图、带隙与合金组分的关系、带隙的温度关联特性，并给出采用该材料制备器件的典型光电性能；对于量子结构材料，介绍了材料的制备方法、带隙与量子尺寸的关系，以及采用该材料制备原型器件的典型光响应特性。最后，对新型InSb基红外探测材料与器件的发展趋势、关键问题、研究重点进行了探讨。
锑化铟 红外探测 红外材料 多元合金 纳米材料 indium antimonide infrared detection infrared material multicomponent alloy nanometer material 红外与激光工程
2022, 51(1): 20210811
1 中国计量大学 光学与电子科技学院, 浙江 杭州 310000
2 南京邮电大学 电子与光学工程学院, 微电子学院, 江苏 南京 210023
新兴的零维金属卤化物材料由于其优异的光电性能, 近期引起了研究者们的特别关注。本文使用反溶剂法和旋涂法分别制备了零维金属卤化物四苯基膦氯化锑［(C6H5)4P]2SbCl5的发光材料和器件, 通过稳态激发/发射光谱、瞬态光谱对其发光性能进行了研究。研究结果表明, 在紫外光激发下, ［(C6H5)4P]2SbCl5可以发出明亮的橙红光, 这种橙红光源于零维限域作用下的自陷态激子三重态发光。变温光致发光(PL)和衰减寿命研究表明该物质具有600 meV左右的热激活能, 抗热猝灭性能较强。通过优化器件结构, 引入聚［双(4-苯基)(4-丁基苯基)胺］(Poly-TPD)作为空穴传输层, 通过混合Poly-TPD的荧光发射和［(C6H5)4P］2SbCl5的自陷激子发光, 获得了在6 V偏压下126 cd/m2的暖白光电致发光器件。本工作对溶液法加工无铅金属卤化合物电致发光器件的进程具有一定的推动作用。
零维发光材料 自陷态激子 电致发光 zero-dimensional luminescent material self-trapped exciton electroluminescence
1 北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室，北京 100081
2 中航工业红外探测器技术航空科技重点实验室，河南洛阳 471009
介绍了发热筛查热成像系统的发展历程和系统构成及热像仪测温的基本原理，指出热像仪的内辐射对测温准确性具有明显影响，分析了发热筛查热成像系统用黑体参考源消除内辐射影响的工作原理。介绍了发热筛查热成像系统的测温准确性评价模型及其主要参数的要求，逐项分析了这些参数与热像仪噪声、黑体参考源及使用环境等因素的关系，发现热像仪的时间低频噪声和空间低频噪声是影响测温准确性的关键因素，指出黑体参考源可以消除时间低频噪声的影响，基于外挡片的两点校正法可以消除空间低频噪声的影响，从而使发热筛查热成像系统满足人体测温准确性要求。
发热筛查热成像系统 内辐射 测温准确性 时间噪声 空间噪声 fever screening thermograph, internal radiation, a
1 School of Optoelectronics, Beijing Institute of Technology, Key Laboratory of Photoelectronic Imaging Technology and System, Ministry of Education of China, Beijing0008, China
2 China Airborne Missile Academy，HenanLuoyang471009，China
3 North Guangwei Technology Inc，Beijing100089，China
非制冷红外焦平面探测器（Uncooled IRFPA）像元结构从单层结构向双层结构的发展降低了探测器噪声，提升了性能。介绍了像元的MEMS结构及主要物理参数，指出双层结构与单层结构的主要差异在于像元有效面积和桥臂热导的不同。三维噪声模型是对IRFPA噪声进行分析的有效手段，其中时空随机噪声是非制冷IRFPA最主要的噪声成份。分析了非制冷IRFPA时空随机噪声的产生机理，建立了时空随机噪声模型，得到时空随机噪声与像元有效面积和桥臂热导的关系。将某款单层像元结构探测器改进为双层像元结构并进行噪声测试，实测数据证明了非制冷IRFPA时空随机噪声模型的有效性。
非制冷红外焦平面探测器 时空随机噪声 三维噪声模型 双层结构 微测辐射热计 uncooled IRFPA spatio-temporal random noise 3-D noise model double-layer structure microbolometer
1 西北工业大学 电子信息学院, 陕西 西安 710072
2 中国空空导弹研究院, 河南 洛阳 471099
3 红外探测器技术航空科技重点实验室, 河南 洛阳 471099
相连缺陷元识别一直是面阵探测器研究难点。面阵探测器相连缺陷元的光电信号与正常元基本相同, 因此采用现有面阵测试方法无法识别相连缺陷元。提出了一种新型光学滤光片来识别面阵探测器中的相连缺陷元。在提出的滤光片结构中, 有两种不同透光率、且交错排列的阵列组成。采用该滤光片后, 相连缺陷元的响应电压值是正常单元响应电压的50%, 面阵探测器相连缺陷元可以被显著识别。
面阵探测器 滤光片 相连缺陷元 识别 FPA filter connected defective elements identification 红外与激光工程
2018, 47(7): 0720003
1 西北工业大学 电子信息学院, 陕西 西安 710072
2 中国空空导弹研究院, 河南 洛阳 471099
3 红外探测器技术航空科技重点实验室, 河南 洛阳 471099
通过基于正性光刻胶的不同像元尺寸铟柱阵列及器件制备, 研究InSb面阵探测器铟柱缺陷成因与特征.分别研制了像元尺寸为50 μm×50 μm、30 μm×30 μm、15 μm×15 μm的面阵探测器的铟柱阵列, 并制备出InSb面阵探测器, 利用高倍光学显微镜和焦平面测试系统对制备的芯片表面形貌、器件连通性及性能进行了检测与分析.研究结果表明：当像元尺寸为50 μm×50 μm时, 芯片表面形貌和器件连通性测试结果较好; 随着像元尺寸减小, 芯片表面会出现铟柱相连或铟柱缺失缺陷, 器件连通性测试结果与表面形貌相吻合.铟柱相连缺陷是由光刻剥离时残留铟渣引起的铟相连造成; 铟柱缺失缺陷是由光刻时残留光刻胶底膜引起的铟柱缺失造成.器件相连缺陷元的响应电压与正常元基本相同, 缺失缺陷元的响应电压基本为0, 其周围最相邻探测单元响应电压相比正常元增加了约25%.器件缺陷元的研究结果, 对通过优化探测器制作水平提升其性能具有重要参考意义.
面阵探测器 铟柱缺陷 铟柱阵列 缺陷 focal plane array indium bump defects indium bump arrays defective
1 西北工业大学 电子信息学院, 陕西 西安 710072
2 中国空空导弹研究院, 河南 洛阳 471099
3 红外探测器技术航空科技重点实验室, 河南 洛阳 471099
面阵探测器相连缺陷元的光电信号与正常元基本相同, 因此采用现有面阵测试方法无法识别相连缺陷元.针对相连缺陷元的特点, 提出了借助改变面阵探测器光电响应的方法来实现相连缺陷元的识别定位.实验结果表明, 该方法使面阵探测器分为两个不同透过率探测单元, 多元相连缺陷元响应电压是相对应的两个不同透过率探测单元响应电压之和的平均值.采用MATLAB软件对测试数据进行分析处理, 分析结果清晰给出缺陷元诸如个数、形状和位置等详细信息.采用本方法面阵探测器相连缺陷元可以被显著识别定位.研究结果为今后的面阵探测器评测与可靠性提高提供了参考.
面阵探测器 相连缺陷元识别 缺陷元定位 缺陷 红外 focal plane array connected defective elements identification defective elements orientation defective infrared
1 厦门大学 电子工程系 微纳光电子研究室, 福建 厦门 361005
2 洛阳光电技术研究中心, 河南 洛阳 471009
采用严格数值算法对中红外硅微透镜阵列进行了模拟, 该微透镜阵列特征尺寸小于波长工作波长.研究发现该微透镜阵列存在一个显著的离焦效应, 其离焦量达到0.4左右, 超出了现有的传统理论模型预测范围.对微透镜阵列进行了制作和焦距测试, 发现测试结果跟数值模拟基本吻合.微纳衍射光学集成系统中透镜离焦量是系统集成非常重要的一个参数, 该研究结果为硅微透镜阵列和中红外探测器光学集成提供有效参考.
亚波长结构 红外探测器 离焦 微透镜阵列 sub-wavelength structure FDTD FDTD infrared detector focal shift microlens array
1 中国空空导弹研究院，河南 洛阳 471009
2 红外探测器技术航空科技重点实验室，河南 洛阳 471009
红外探测器在某些特殊环境的应用对探测器的可靠性提出了新的要求。为研究湿热环境对PbS探测器性能的影响，叙述了PbS薄膜的化学水浴制备方法及PbS薄膜形貌、性能测试及干-湿环境交替试验的过程，阐述了PbS探测器芯片经干-湿热环境试验后暗阻、噪声和D*探测率的变化情况。充分湿热后，PbS的暗阻增大，而充分干燥后，暗阻值又回落。暗阻值随干-湿环境交替变化而变化并具有一定的可逆性。PbS探测器芯片暗阻的这种变化，是因PbS颗粒在湿热环境下吸附H2O等因素产生的电阻ΔR与PbS颗粒的电阻R0构成一个等效的串联电阻，ΔR随着PbS芯片在湿热环境时间的长短或者在干燥环境而变化，形成一种类似于可调节状态的可变电阻。干-湿环境对PbS探测器噪声影响的变化趋势与其对暗阻值影响的变化趋势一致，而对D*探测率影响的变化趋势与之相反。
湿热环境 光导 D*探测率 可逆性 吸附 hygrothermal environment PbS PbS photoconductive D* detectivity reversibility absorption 红外与激光工程
2015, 44(12): 3713
1 中国空空导弹研究院，河南 洛阳 471099
2 驻中国空空导弹研究院军事代表室，河南 洛阳 471099
3 红外探测器技术航空科技重点实验室，河南 洛阳 471099
4 河南科技大学电子信息工程学院，河南 洛阳 471003
制冷型InSb红外焦平面探测器工作时需降温至低温(80 K)，器件在整个生命周期会经受从常温(300 K)到低温(80 K)的上千次高低温循环。针对该型探测器开展了高低温循环特性试验，测试和分析了上千次高低温循环过程中器件光电性能、杜瓦热负载和J-T制冷器特性的变化。试验结果表明，探测器可以经受至少2 000次高低温循环,并且探测率变化的幅度≤5.5%、响应率变化的幅度≤4.8%、盲元数未发生增加。研究结果为器件的工艺研发和改进提供了参考。
InSb焦平面探测器 高低温循环 参数变化 可靠性 InSb infrared focal plane array detectors thermal cycle parameter variation reliability 红外与激光工程
2015, 44(12): 3701
