1 上海理工大学 理学院,上海 200093
2 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
在测试中波碲镉汞光伏器件的瞬态响应时，当激光光斑照射器件表面位置距离光敏面较远时，器件表现为特殊的双峰脉冲响应现象，分析表明出现这种异常双脉冲现象的原因是光敏区内的少子漂移和光敏区外侧向收集的少子扩散有时间上的差异。通过对器件施加反向偏压，脉冲响应随反向偏压的增大由双峰变成单峰的实验结果，验证了少子侧向收集是导致器件形成双峰的主要原因。对第二个峰拟合得到p区的少数载流子寿命。将瞬态响应获得的少子寿命与该p型中波碲镉汞材料的理论计算和光电导衰退法得到的少子寿命相对比，发现三种方式得到的少子寿命随温度的变化趋势基本一致，这说明了可以通过瞬态光响应得到中波碲镉汞器件的少子寿命。
瞬态响应 少子寿命 少子侧向收集 光电导衰退 HgCdTe HgCdTe transient response minority carrier lifetime minority carrier lateral collection photoconductive decay
1 中国科学院上海技术物理研究所，上海200083
2 西北核技术研究所，陕西 西安 710024
3 中国科学院大学，北京100049
针对室温工作的光伏型碲镉汞中波红外探测器激光辐照饱和特性进行了仿真，结果表明，中红外激光对碲镉汞材料的加热效应以及光照导致零偏压阻抗降低，是影响探测器输出量子效率的重要因素。利用一维数值仿真方法，建立了室温碲镉汞pn结的模型，计算了稳态激光辐照下器件量子效率以及零偏压阻抗。理论计算了激光辐照下的稳态温度分布近似模型，并将温度场分布耦合到仿真计算中，发现衬底厚度会影响芯片的温升，从而显著影响器件饱和阈值的大小。另外，计算表明，随着光照强度的增加，器件的零偏压阻抗降低，并将仿真结果与实测芯片参数进行了比较。计算分析为设计高饱和辐照度阈值的中波红外碲镉汞探测器提供了参考。
激光辐照 温度场 饱和特性 数值仿真 laser irradiation temperature field saturation properties numerical simulation
1 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
2 中国科学院大学，北京 100049
报道了基于梯度能带结构的高速室温中波红外HgCdTe器件，器件设计为n-on-p同质结结构，在300 K的零偏压条件下达到了1.33 ns（750 MHz）的总的响应时间，相对于非制冷的碲镉汞器件和工作于高偏压下的碲镉汞APD器件响应速度有所提高。基于一维模型的分析表明，吸收层中的组分梯度可以形成内置电场并改变了载流子的输运特性，该模型由不同组分梯度的HgCdTe器件的实验对比验证。因此，此项工作优化了高速HgCdTe中波红外探测器的设计，并为设计超快中波红外光电探测器提供了一种可行的思路。
碲镉汞 高速 中波红外 组分梯度 HgCdTe high speed mid-wave infrared component gradient
1 中国科学院上海技术物理研究所，上海200083
2 中国科学院红外成像材料与器件重点实验室，上海200083
利用热原子层沉积(Atomic Layer Deposition, ALD)技术在不同深宽比GaAs衬底上进行了Al2O3/HfO2复合薄膜的沉积。通过对其表面和能谱进行分析发现，沉积温度对复合薄膜的摩尔比具有较大的影响。随着深宽比的增大，其沉积表面和沟槽内会出现残留物；随着ALD沉积温度的上升，其沉积表面和沟槽内的残留物减少，摩尔比趋向均匀。当深宽比为22并利用150 ℃的低沉积温度时，表面及底面基本无残留物。但当深宽比为425时，150 ℃沉积明显有大量残留物。只有当温度升高到300 ℃时，表面和沟槽里复合薄膜的残留物才被明显消除。ALD技术可以实现各种器件结构的全方位钝化，这是其他化学气相沉积法无法比拟的。
Al2O3/HfO2复合薄膜 原子层沉积 能谱分析 Al2O3/HfO2 composite films atomic layer deposition energy dispersive spectrum analysis
中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
利用GaAs/AlGaAs量子阱结构, 研制了像元规模为640×512、中心响应波长在10.55 μm附近的红外焦平面阵列器件, 与50 K集成式制冷机耦合后, 测试了相关性能, 其等效噪声温差达到22.5 mK。焦平面组件通过了初步的开关机试验以及热真空试验后, 表现良好。考虑封装冷屏导致在面源黑体测试时产生的焦面照度不均匀问题进行了数值计算, 并分析了与近似解析计算的误差, 表明当F数变小时应当采用数值计算, 并认为探测器测试的非均匀性主要由照度不均匀贡献。针对10.55 μm量子阱探测器, 利用开源的MEEP FDTD软件, 进行了近场耦合的光场分布计算, 计算结果表明目前的结构参数在光衍射方面是比较接近优化的。
量子阱红外焦平面探测器 长波红外 光耦合优化 QWIP FPA long wavelength infrared optical couple optimization 红外与激光工程
2020, 49(1): 0103008
1 中国科学院上海技术物理研究所 中科院红外成像材料与器件重点实验室, 上海 200083
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院上海技术物理研究所 红外物理国家重点实验室, 上海 200083
用水平集方法建立了碲镉汞的离子束刻蚀轮廓的数值模型, 模型的输入参数包括掩膜厚度、掩膜侧壁倾角、掩膜沟槽宽度、离子束散角、刻蚀速度等参数.对碲镉汞的刻蚀轮廓和刻蚀速度减缓现象进行了模拟和实验验证, 结果表明, 在沟槽宽度为4～10 μm的范围内, 计算得到的刻蚀深度和SEM测量结果相差6～20%.对掩膜的轮廓演变进行了模拟, 给出了一个优化设计掩膜厚度来提高深宽比的实例.
碲镉汞 离子束 刻蚀轮廓 水平集方法 刻蚀速度减缓 深宽比 HgCdTe ion beam etching profile the level set method etch lag aspect ratio
1 重庆理工大学机械工程学院, 重庆 400054
2 韩国全南大学机械工程学院, 韩国 光州 500-757
将物体波前中的振幅信息与相位信息同时作为焦平面判定准则，物体波前中含有振幅信息和相位信息，而强度是振幅的表现形式，较容易获得，因此目前主要提取物体波前的振幅信息来定位焦平面。采用相关系数(CC)法提出并验证了利用物体的振幅信息判定焦平面。分析相位信息将运用于相关系数法中，获得CC 曲线峰值确定焦平面距离。分析得到同一物体的振幅CC 曲线和相位CC 曲线峰值所确定的焦平面距离有差距的原因是因为物体波前振幅和相位信息的区别。运用线性加权法，将物体的振幅CC 曲线和相位CC 曲线峰值所确定的焦平面距离加权来确定物体的焦平面。运用一系列实验验证了该焦平面方法的可行性和有效性。
全息 数字全息 焦平面 线性加权 相位 激光与光电子学进展
2016, 53(1): 010901
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
采用气相外延技术生长Au掺杂的Hg1-xCdxTe薄膜材料, 利用范德堡法对薄膜材料进行电学性能表征.通过变温霍尔测量, 分析了常规Au掺杂p型薄膜的霍尔系数和霍尔迁移率随温度的变化, 利用二次离子质谱(SIMS)分析薄膜中Au的纵向分布趋势.讨论了三种反常p型薄膜的霍尔系数和霍尔迁移率随温度的变化.通过变磁场霍尔测量, 分析了具有反型层Hg1-xCdxTe薄膜的迁移率谱, 证实了由于表面电子、体电子以及体空穴混合导电造成的反常霍尔性能.
Hg1-xCdxTe晶体 磁输运 迁移率谱 二次离子质谱 Hg1-xCdx Te crystal magneto-transport mobility spectrum secondary ion mass spectroscopy (SIMS)
1 中国科学院上海技术物理研究所 传感技术联合国家重点实验室, 上海 200083
2 中国科学院研究生院, 北京 100049
用Ar＋离子束在p型HgCdTe(碲镉汞)上刻蚀出不同体积的环孔, 利用激光诱导电流方法测试转型后的n区宽度.研究发现, 在相同的刻蚀条件下, n区宽度取决于材料的汞空位浓度和被刻蚀HgCdTe体积.当被刻蚀HgCdTe体积相同时, n区宽度随汞空位浓度的增加呈线性减小；当汞空位浓度一定时, n区宽度随被刻蚀HgCdTe体积的增加呈线性增加.
激光诱导电流 p型HgCdTe Ar+离子束刻蚀 转型宽度 laser beam induced current p-HgCdTe Ar+ ion-beam milling conductivity type conversion
