1 北京工业大学材料与制造学部新能源材料与技术研究所，北京100124新型功能材料教育部重点实验室，北京100124
2 华北光电技术研究所，北京100015
针对大面阵碲镉汞芯片热应力仿真分析过程中计算量与准确性不能兼容的问题，通过在芯片互联区的不同位置引入小规模铟柱阵列建立了耦合热应力的优化仿真模型。借助此模型进行热应力分析，发现在铟柱的上下表面附近区域产生了较大的热应力，同时边缘及角落处的阵列单元内部所产生的热应力更大(最高达22569 MPa)。进一步对芯片的结构进行了优化，获得了最优读出电路及碲锌镉衬底厚度。此外，仿真结果表明，单面铟是热应力较低的铟柱结构，减小铟柱的半径可以进一步减小其内部的热应力。所提出的热应力仿真优化模型为大面阵碲镉汞芯片内部的热应力分析提供了更准确有效的分析方法以及器件设计方面的理论指导。
红外探测器 有限元分析 热应力 铟柱 infrared detector finite element analysis thermal stress indium column0
锑化铟(InSb)材料因其特殊的性质被广泛用于红外光电探测等领域。随着更大面阵中波红外焦平面探测器的发展以及对低成本InSb红外探测器的需求，所需的晶片材料尺寸也日益增加。本文通过采用新结构石墨托以及高精度低损伤单线切割实现了5英寸InSb晶体定向断段；采用低损伤边缘倒角技术同时优化研磨参数改善了5英寸InSb晶片研磨；通过优化贴片工序提高了5英寸InSb晶片抛光后的平整度；通过优化抛光液pH值以及配比提高了5英寸InSb晶片表面质量。同时，使用X射线晶体定向仪、原子力显微镜等测试仪器对5英寸InSb晶片的晶向及偏差、抛光表面宏观质量、几何参数、表面粗糙度、晶格质量进行了测试表征。测试结果表明，采用优化后的加工工艺制备出了高质量的5英寸InSb晶片，能够满足InSb红外探测器制备需求。
锑化铟 5英寸 晶片 加工 高质量 红外探测器 InSb 5 inch wafer processing high quality infrared detector
由于碲镉汞薄膜材料中杂质的含量对红外探测器件性能的影响很大，因此对衬底表面加工过程中使用的溴甲醇腐蚀液的纯度提出了非常高的要求。采用改进的亚沸蒸馏装置对高纯溴溶液进行了进一步的蒸馏提纯，并根据等离子质谱分析仪(ICP--MS)的杂质含量测试结果对实验条件进行了优化。结果表明，该方法可以进一步降低提纯溴中的杂质含量，进而有利于提升碲镉汞红外焦平面探测器的性能。
碲镉汞 提纯 等离子质谱分析仪 mercury cadmium telluride purification ICP--MS
随着红外焦平面探测器面阵规模的不断扩大，大面阵碲镉汞芯片的热应力进一步恶化，受温度冲击后更容易产生损伤，进而直接影响探测器的使用，甚至导致探测器失效。这已成为大面阵探测器生产工艺亟需解决的问题。借助仿真手段研究了大面阵碲镉汞芯片的低温损伤原因，并结合小面阵探测器进行了对比分析。结果表明，铟柱与碲镉汞接触边缘部位因应力集中明显而成为损伤的起源点。不同材料的选择以及结构尺寸的设计有助于降低大面阵碲镉汞芯片的热应力和提高其工作可靠性。
红外探测器 大面阵探测器 热应力 infrared detector large array detector thermal stress
针对大规模红外探测器的封装需求，介绍了冷箱封装结构的设计方法和特点。根据不同类型的大规模红外探测器组件的用途和需求，对其封装结构、重量、热负载以及可靠性等进行了分析，并针对某型大规模红外探测器组件的封装结构开展了优化设计。以轻量化、低功耗为设计思路，采用有限元仿真工具对封装结构进行了优化设计，使其能够满足设计要求。
红外探测器 冷箱 优化设计 infrared detector cold box optimal design
在晶体生长过程中，固液界面形状与界面附近热流的状态有关。影响固液界面附近热流方向的因素有外部温场分布和材料热导率等。总结了常用的固液界面控制方式，然后采用CGSim温场模拟软件对3种使用不同支撑结构的晶体的生长过程进行了模拟，并对籽晶区以及锥形区内部固液界面的形状进行了对比。结果显示，支撑结构对籽晶区及锥形区内部固液界面的控制影响较大；通过采用合适的支撑结构设计并选取合适材料，同时配合外部温场的调节，能够得到理想的凸形固液界面。
固液界面形状 晶体生长 支撑结构 热流 solid-liquid interface shape crystal growth support structure heat flux
碲镉汞材料是制造红外探测器的基础，高性能红外探测器对碲镉汞材料的要求越来越高。为了提升器件性能，必须提高碲镉汞材料的电学性能。而掺杂是一个很好的选择。碲镉汞材料掺杂可以分为n型和p型两种。对于n型掺杂来说，In是一种理想的掺杂剂，其掺杂研究目前已比较成熟。相对而言，p型掺杂研究还不是那么深入。Hg空位、Au、As掺杂均为碲镉汞材料中常见的p型掺杂手段。通过分析和总结近些年的部分相关文献，介绍了碲镉汞材料中Hg空位、Au、As掺杂的研究进展。
碲镉汞 Hg空位掺杂 Au掺杂 As掺杂 HgCdTe Hg vacancy doping Au doping As doping
Author Affiliations
Abstract
1 International Collaborative Laboratory of 2D Materials for Optoelectronics Science and Technology of Ministry of Education, Institute of Microscale Optoelectronics, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China
2 Singapore University of Technology and Design, Singapore 487372, Singapore
3 School of Electronic and Information Engineering, Beihang University, Beijing 100191, China
4 Beijing Advanced Innovation Center for Big Data-Based Precision Medicine, Beihang University, Beijing 100083, China
Efficiently tuning the output intensity of an optical device is of vital importance for the establishment of optical interconnects and networks. Thermo-optical modulation is an easily implemented and convenient approach and has been widely employed in photonic devices. In this paper, we proposed a novel thermo-optical modulator based on a microfiber knot resonator (MKR) and graphene heater. Upon applying voltage to graphene, the resonant property of the MKR could be thermally tuned with a maximum phase shift of . Intensity modulation shows a fast optical response time thanks to the high thermal conductivity of graphene and the thin microfiber diameter of the MKR.
microfiber knot resonator graphene heater thermo-optical modulation Chinese Optics Letters
2021, 19(5): 051301
中国电子科技集团公司第十一研究所，北京 100015
锑化铟焦平面探测器是红外成像系统的重要组成部分，对红外成像的成本和性能都有重要影响。锑化铟晶片的质量及均匀性决定了探测器的性能。通过霍尔效应测试、低温探针法以及微波光电导衰退法研究了锑化铟晶片的电学性能均匀性。结果表明，所制备的锑化铟晶片的载流子浓度和电子迁移率的面分布较均匀，但低温电阻率以及少子寿命的分布呈现较小的非均匀性变化，这主要与锑化铟生长过程中的杂质分凝有关。
锑化铟 电学性能 均匀性 InSb electrical property uniformity
12.5 μm碲镉汞探测器的输出电平对工作温度非常敏感，因此需要对其温度敏感度进行研究。试验中，通过调节探测器的工作温度来采集其输出电平，并对数据进行分析。结果表明，工作波长和暗电流随温度变化是导致输出电平变化的主要因素；12.5 m碲镉汞探测器的最佳工作温度在60 K附近。该方法操作简单，无需使用复杂的操作设备。大部分红外实验室均可满足此试验要求。
碲镉汞 截止波长 暗电流 工作温度 HgCdTe cut-off wavelength dark current operating temperature
