台面型锑化铟红外焦平面探测器的制作工艺简单，量子效率高，但是填充因子较低且会随着像元尺寸的减小而进一步降低。减小台面腐蚀深度可以提高探测器的填充因子，但会增大串音。介绍了一种新型微透镜阵列的设计与制备方法，以提高锑化铟红外探测器的填充因子并减小串音。与现有的热回流微透镜阵列相比，该微透镜阵列的填充率、表面粗糙度以及尺寸均匀性能得到了较好的兼顾，可直接在锑化铟红外探测器表面制作，工艺简单。结果显示，探测器的串音降低26%，光响应提高22%。

长波碲镉汞材料受结构、组分等因素影响。在制备器件过程中，刻蚀电极接触孔易发生材料损伤，影响芯片的成像性能。利用现有电感耦合等离子体(Inductively Coupled Plasma, ICP)设备刻蚀长波碲镉汞芯片电极接触孔,采用分步刻蚀以避免损伤。该方法虽可提高芯片的成像质量，但效率低，难以应用于大规模生产。为了提高刻蚀效率和实现器件大规模制备，通过对ICP刻蚀机上下电极射频功率的协同优化，开发出长波碲镉汞芯片电极接触孔一次成型工艺。经中测验证，探测器(长波320×256，像元中心间距为30 m)的盲元率仅为026%。该工艺能够实现低损伤电极孔刻蚀，可推广到大批量长波红外芯片制备。

清洗是混成式探测器芯片器件制造过程中的一道关键工序。探测器芯片表面所吸附的有机物沾污是清洗的主要目标。使用第一性原理与分子动力学相结合的方法研究了丙酮、乙酸乙酯对InSb晶面有机物沾污（主要成分为502）的清洗机理。第一性原理计算结果表明，丙酮与乙酸乙酯的分子反应活性位点均离域在杂原子上，两者可通过杂原子对吸附在InSb表面的502解吸附以达到清洗的目的。分子动力学模拟结果表明，乙酸乙酯可以促进丙酮分子在502膜层中的扩散能力，以此加强丙酮对502的去除作用。

碲镉汞(Mercury Cadmium Telluride, MCT)材料的表面钝化是红外探测器制备中的关键工艺之一。高性能MCT器件需要稳定且可重复生产的钝化表面和符合器件性能要求的界面。因此，探究MCT表面钝化技术具有重要意义。研究了MCT的分子束外延(Molecular Beam Epitaxy, MBE)原位钝化与磁控溅射钝化两种钝化技术。结果表明，MBE原位钝化膜层的致密性较好，钝化层表面的缺陷孔洞较小，钝化层与MCT的晶格匹配度较好，器件流片的电流-电压(I-V)特性要优于磁控溅射正常钝化。

锑化铟的电极因三维特性易产生侧壁断裂问题，互联的铟柱会侵入电极内部，影响锑化铟芯片的可靠性。使用离子束溅射沉积、热蒸发、磁控溅射等方法制备三维电极体系，并通过聚焦离子束(Focused Ion Beam, FIB)方法以及扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope, SEM)对其进行表征。结果表明，通过热蒸发、磁控溅射制备的电极三维覆盖情况较好，但存在电极脱落和剥离困难的问题；离子束溅射沉积方法可通过改变沉积角度、移除修正挡板来实现锑化铟三维电极的高质量制备。

随着InSb红外探测器关键尺寸的不断缩小，钝化膜应力的大小对器件I-V性能的影响越发明显。为了降低探测器芯片的应力，研究了一种由SiO2和SiON组成的复合钝化膜体系。通过改变气体的射频时间，在InSb晶片上淀积厚度分别为300 nm、500 nm、700 nm和900 nm的钝化膜，测量并计算了不同厚度钝化膜的应力。当厚度为700 nm时，钝化膜的应力最小值为-1.78 MPa。研究了具有不同应力钝化膜的器件的I-V特性，发现厚度为700 nm时InSb芯片具有更加优异的I-V特性。通过调整复合钝化膜的厚度，降低了钝化膜的应力，有效地提升了InSb探测器的性能。

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。

对于芯片加速寿命可靠性试验来说，温度是其中最重要的一环。首先，立足于芯片可靠性试验中温度的变化，探究高温烘烤对InSb红外探测器芯片光电性能的影响；然后对盲元的类型进行了分类，并总结出了像元损伤的可能原因；最后利用有限元分析软件对探测器结构进行了热应力仿真和分析，进一步明确了芯片碎裂的机理。由仿真结果可知，芯片中心位置受力较大，其值在680 MPa左右，这与InSb探测器中心位置易发生疲劳失效现象相吻合。提供了一种研究InSb探测器失效机理的新思路，对于高性能InSb红外探测器的研制具有一定的实际指导意义。

中波碲镉汞探测器是最常用的高性能制冷型红外焦平面探测器,在多个领域均有广泛应用。中波碲镉汞探测器在实际使用中有一类独立的像元,其电平值比周边像元略低一些,但不满足国标中的盲元判定标准,会影响在光电系统上的使用(称为次级盲元)。依靠人眼判断此类像元不仅耗费大量时间,而且不同人对次级盲元的判断标准不一。针对上述次级盲元不易判断的难题,通过分析人眼对次级盲元的判断过程,使用计算机模拟人的判断,量化了次级盲元的判断标准,并实现了自动识别和统计功能。与原有的人眼判断方式相比,该方法极大地提升了识别的准确度和效率。

随着红外技术的进步, 红外探测器组件向着更小尺寸、更高分辨率的方向发展。小像元间距、大面阵规格是长波探测器发展的重要方向。通过对10 m 像元间距、9 m截止波长、1280×1024阵列规格长波探测器的研究, 突破了10 m间距长波像元成结技术、10 m像元间距铟柱制备及互连技术, 制备了有效像元率大于等于994%、非均匀性小于等于4%的10 m间距长波1280×1024碲镉汞探测器芯片。