随着大规模红外焦平面阵列探测器应用的日益广泛，用户对其有效像元率指标提出了越来越高的要求。分析了有效像元率提升的难点。通过优化基于垂直布里奇曼法的衬底生长以及表面加工等工艺，提高了液相外延材料质量，获得了低缺陷中波碲镉汞薄膜外延材料；通过开发碲镉汞探测器背面平坦化工艺和优化探测器与读出电路倒装互连工艺，提高了成品率。最终提升了有效像元率指标(大于998%)，获得了良好的效果。

为了验证外延材料制备工艺试验的正确性，减少GaSb衬底对红外光的吸收，同时提升探测器的可靠性和长期稳定性，需要对II类超晶格红外探测器的GaSb衬底进行减薄处理。采用机械抛光法和机械化学抛光法实现II类超晶格探测器的GaSb衬底背面减薄，最后利用专用腐蚀液腐蚀的方法将GaSb衬底全部去除，使II类超晶格材料完全露出。扫描电镜测试表明，超晶格材料腐蚀阻挡层能起到较好的阻挡作用，材料表面光滑，衬底无残留。探测器性能测试结果表明，减薄后的探测器芯片性能未发生变化。

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。

主要介绍了II类超晶格探测器芯片双波段背增膜在探测器中的作用及其膜系设计与制备工艺。该膜的作用是减小探测器芯片表面在响应波段(3～5 m及7～9 m)对红外光的反射率，增强芯片的光响应率，从而提高芯片性能。研究并解决了背增膜在设计与制备工艺中的主要技术问题。根据探测器的使用环境对薄膜进行了相应的牢固性实验及测试。结果表明，此薄膜的光谱响应率和牢固度能充分满足探测器的要求。目前这项背增透薄膜制备工艺已是II类超晶格探测器生产中不可缺少的工艺步骤，应用前景良好。

InAs/GaSb II类超晶格材料是第三代红外焦平面探测器的优选材料。报道了一种面阵规模为320×256、像元中心距为30 m的InAs/GaSb II类超晶格长波红外焦平面器件。在77 K时，该器件的平均峰值探测率为7.6×1010 cm?Hz1/2?W-1，盲元率为1.46%，响应非均匀性为7.55%，噪声等效温差(Noise Equivalent Temperature Difference, NETD)为25.5 mK。经计算可知，这种器件的峰值量子效率为26.2%，50%截止波长为9.1 m。最后对该器件进行了成像演示。结果表明，该研究为后续的相关器件研制奠定了基础。

薄片激光器的导热距离短,能显著降低热透镜效应,已经成为高功率固体激光研究的热点。然而,随着泵浦口径和泵浦功率的不断增大,热效应愈发严重,其造成的热致畸变成为限制激光器出光功率和光束质量的主要因素之一。针对大尺寸薄片激光器工作时热致畸变过大的情况,提出了基于非均匀冷却的微通道复合射流冲击的流道设计思路。基于该思路完成了中心辐射结构冷却器的设计,并借助流-固-热耦合仿真,研究了不同冷却器的流道结构参数对增益介质热致畸变的影响。实验结果表明,采用中心辐射结构的冷却器能将相同条件下的增益介质的光学畸变缩小50%。

研究了InSb红外探测器组件的无输出问题。通过故障分析确定探测器的失效部件为InSb芯片。结合器件结构和工艺，对InSb器件的失效机理进行了研究。发现器件在去胶工艺中有光刻胶残留，在后续的钝化工艺中会生成难以腐蚀去除的沾污层，导致电极膜层存在可靠性隐患。经历高温、振动等环境试验后电极浮起，导致了探测器组件的无输出问题。

描述了国外高光谱红外焦平面探测器组件的发展状况和工程应用情况，并介绍了国内高光谱红外焦平面探测器组件的研究进展。通过分析高光谱红外焦平面探测器的性能特点，提出了高光谱红外焦平面探测器的研究重点。

介绍了GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器(Quantum Well Infrared Photodetector, QWIP)的低电阻欧姆接触研究情况。结合热处理工艺, 通过测试I--V特性对Ni/AuGe/Au金属体系的不同搭配进行了实验, 确定了适合n+GaAs/AlGaAs的电极体系, 并对沉积金属后的热处理条件进行了初步研究。在400 ℃、氮气氛围、60 s的条件下, 采用传输线模型计算后, 在n+GaAs（1×1018 cm-3）上取得了比接触电阻为3.07×10-5 Ω·cm2的实验结果。

在长波红外波段,InAs/GaSb Ⅱ类超晶格材料具有比碲镉汞材料更优越的性能,因此得到了广泛研究。对InAs/GaSb Ⅱ类超晶格红外探测器芯片的背面减薄技术开展了一系列试验。针对<100>GaSb单晶片进行了单点金刚石机床精密加工、机械化学抛光和化学抛光方法研究,并去除了加工损伤。InAs/GaSb Ⅱ类超晶格红外器件的流片结果表明,长波探测器组件获得了较好的红外成像图片,提高了InAs/GaSb Ⅱ类超晶格长波红外探测器芯片的研制水平。