近几年，二类超晶格红外探测器在材料生长、器件结构设计、器件制备上经历了快速的发展，使得二类超晶格成为除碲镉汞外最受关注的红外探测器材料。本文简要介绍了二类超晶格的优势，总结了国际上二类超晶格红外探测器研究进展，回顾了二类超晶格红外探测器的技术发展历程，并分析了国内二类超晶格材料与器件中存在的技术问题。

研制出一款小像元10 μm中心距红外焦平面探测器CMOS（complementary metal oxide semiconductor）读出电路ROIC（read out integrated circuit）。读出电路设计包括积分后读出（integration then reading，ITR）和积分同时读出（integration while reading，IWR）模式，ITR模式下有2档增益，电荷满阱容量分别为4.3 Me?和1.6 Me?，其他功能包括抗晕、串口功能控制以及全芯片电注入测试功能。读出电路采用0.18 μm工艺，电源电压3.3 V，测试结果表现出良好的性能：在77 K条件下，全帧频100 Hz，读出电路噪声小于0.2 mV。本文介绍了该款读出电路设计的基本架构，分析了在小的积分电容下电路抗干扰能力的设计。在测试过程中，发现了盲元拖尾现象，分析了拖尾现象产生的原因，为解决拖尾现象设计了抗晕管栅压产生电路，最后给出了整个电路的测试结果。

本文通过 k.p方法研究了传统 InAs/GaSb超晶格和 M结构超晶格的能带结构。首先, 计算了不同周期厚度的 InAs/GaSb超晶格的能带结构, 得到用于长波超晶格探测器吸收层的周期结构。然后, 计算了用于超晶格长波探测器结构的 M结构超晶格的能带结构, 并给出长波 InAs/GaSb超晶格与 M结构超晶格之间的带阶。最后, 基于能带结构, 计算出长波超晶格与 M结构超晶格的态密度, 进而得出的载流子浓度(掺杂浓度)与费米能级的关系。这些材料参数可以为超晶格探测器结构设计提供基础。

本文系统地介绍. MBE外延生长 InAs/GaSb II类超晶格材料的界面控制方法，主要包括生长中断法、表面迁移增强法、V族元素浸润法和体材料生长法。短波(中波)InAs/GaSb超晶格材料界面采用混合(mixed-like)界面，控制方法以生长中断法为主；长波(甚长波)超晶格材料界面采用 InSb-like界面，控制方法采用表面迁移增强法(migration-enhanced epitaxy, MEE)或 Sb soak法及体材料生长相结合。讨论分析. InAs/GaSb超晶格材料界面类型选择的依据，简述了界面控制具体实施理论，以及相关研究机构对于不同红外探测波段的超晶格材料界面类型及控制方法的选择。通过界面结构外延生长工艺设计即在界面控制方法的基础上进行快门顺序实验设计，有效地提高界面层的应力补偿效果，这对于长波、甚长波及双色(甚至多色)超晶格材料的晶体质量优化和器件性能提升具有重要意义。

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。