锑化铟(InSb)焦平面探测器是中波红外探测领域应用广泛的一种探测器。作为制备探测器的基础，InSb晶体材料的质量和性能显得尤为重要。近年来InSb晶体材料在向高质量大尺寸方向发展。通过多举措坩埚设计和温场条件设计，采用直拉法生长了直径大于135 mm的InSb单晶。测试结果表明，5 in晶片的位错腐蚀坑密度小于50 cm-2，双晶衍射峰的半峰宽为832 arcsec，晶体具有相当好的完整性。通过优化生长工艺参数，晶体生长过程中具有较为平坦的固液界面，表现出良好的径向电学均匀性。这为制备低成本和超大规模InSb红外探测器阵列奠定了基础。
锑化铟 单晶 位错密度 电学均匀性 InSb single crystal dislocation density electrical uniformity0
锑化铟晶片在存放以及使用过程中的性能稳定性是影响制备的探测器性能的重要因素之一。为了探究锑化铟晶片在长时间放置情况下的性能变化情况，对锑化铟晶片进行高温加速贮存试验，并在试验过程中对晶片几何参数、表面粗糙度、电学参数、位错缺陷等几个重要性能参数进行跟踪检测。结果表明，在高温加速试验条件下，除晶片外形发生轻微变化以外，其他性能基本不发生变化，晶片能够长期保存。
锑化铟 红外探测器 高温加速贮存试验 几何参数 位错缺陷 InSb infrared detector high-temperature accelerated storage test geometric parameters dislocation defects
对热处理前后的InSb晶片进行了显微拉曼面扫描测试, 开发了一种新的InSb晶片应力面分布表征方式。热处理前后InSb晶片的横向光学(Transverse Optical,TO)声子散射峰分别位于179.3 cm-1和178.5 cm-1;纵向光学(Longitudinal Optical, LO)声子散射峰分别位于188.8 cm-1和188.7 cm-1;特征峰的半峰宽分别为5.8 cm-1和5.0 cm-1。X射线双晶衍射曲线半峰宽值分别为12.10~20.04 arcsec和7.61~7.74 arcsec。用经热处理后的晶片制得的器件在80℃烘烤20天后, 盲元增加量较小, 整体数量较少。这表明热处理释放了晶片的残余应力, 对后期抑制器件新增盲元存在有利影响, 为新一代超高性能、超大面阵红外探测器的制备奠定了材料基础。
锑化铟 显微拉曼 热处理 应力 晶体质量 InSb micro-Raman heat treatment stress crystal quality
中国电子科技集团公司第十一研究所, 北京 100015
锑化铟是中波红外探测应用较广的材料。抛光片的表面粗糙度是影响器件性能的关键指标。研究了锑化铟化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing, CMP)液的pH值、氧化剂比例以及抛光液流速对锑化铟抛光片表面粗糙度的影响，并结合原子力显微镜(Atomic Force Microscope, AFM)和表面轮廓仪测试对抛光片的表面粗糙度进行了表征和优化。结果表明，当pH值为8、氧化剂比例为0.75%、抛光液流速为200 L/min时，InSb晶片的表面粗糙度为1.05 nm(AFM)，同时晶片的抛光宏观质量较好。
锑化铟 表面粗糙度 pH值 氧化剂比例 抛光液流速 抛光宏观质量 indium antimonide surface roughness pH value proportion of oxidant flow rate of the polishing solution polishing macro quality
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
洛阳顶扬光电技术有限公司, 河南 洛阳 471000
随着半导体阵列泵浦的Nd∶YAG固体激光器迅速发展, 应用范围逐渐拓宽, 其体积、能量、环境适应性逐渐成为衡量激光器性能的重要指标。为了满足激光照射领域使用需求, 研制了一种在宽温(-40～60℃)范围内正常工作的小型化、大能量、无温控的侧泵Nd∶YAG电光调Q激光器。该激光器采用多个多波长(3-λ)半导体阵列为泵浦源, Φ5mm×64mm的Nd∶YAG晶体为工作物质, LN晶体为电光调Q晶体
激光器 宽温范围 多波长半导体阵列 小型化 lasers wide temperature multiwavelength semiconductor array 20Hz 20Hz miniaturization
1 西安工业大学 陕西省光电测试与仪器技术重点实验室，陕西 西安 710021
2 中国兵器工业集团有限公司 黑龙江北方工具有限公司，黑龙江 牡丹江 157000
针对双弹丸同时着靶情况下的立靶坐标测量问题，提出一种圆形阵列光电探测系统的双目标识别方法。采用光电探测器件组成1个圆形的探测阵列，并将3个发光角度均为60°的扇形一字线激光器均匀设置于圆形探测阵列上组成探测光幕。当2发弹丸同时穿过探测光幕时，会在圆形探测阵列上产生6个弹丸投影，通过信号处理电路识别6个弹丸投影的中心位置，最后通过系统弹丸着靶坐标测量公式计算得到2发弹丸的着靶坐标。在对系统测量原理进行论述的基础上，建立了系统的弹丸着靶坐标测量模型，并对坐标测量误差进行了分析和仿真。仿真结果显示，系统在测量靶面为1 m×1 m时的X坐标测量误差标准差最大为2.7 mm，Y坐标测量误差标准差最大为0.6 mm。实验结果表明，系统在测量靶面为1 m×1 m时的X坐标测量误差标准差为2.22 mm，Y坐标测量误差标准差为1.98 mm。因此，该文所提出的系统可以有效测量弹径4.5 mm及其以上的双弹丸着靶坐标。
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
在固液界面控制方面，对Si等成熟半导体的研究较多，而对锑化铟(InSb)材料的研究极少。对InSb晶体等径段生长过程中晶体拉速、转速和坩埚转速对固液界面形状的影响进行了模拟分析以及实际的晶体生长实验。结果表明，这三个生长参数对固液界面形状的平稳控制具有一定的效果。获得了平稳固液界面控制方法，为后续生长更低位错密度、更均匀径向电学参数分布的InSb材料打下了基础。
晶体拉速 晶体转速 坩埚转速 固液界面形状 模拟 InSb InSb crystal pulling speed crystal rotating speed crucible rotating speed solid-liquid interface shape simulation
1 北京卫星信息工程研究所 天地一体化信息技术国家重点实验室， 北京 100095
2 首都师范大学 物理系 北京市超材料与器件重点实验室 北京市成像理论与技术高精尖中心， 北京 100048
超表面是一种由人工微结构组成的超薄平面器件，能够实现对电磁波振幅、相位以及偏振态的调控，具有体积小、重量轻、集成度高、可灵活操控电磁波等优势，在电磁波谱、波前调制中发挥着巨大的作用。综述了近年来基于超表面的太赫兹波前调制器件的研究进展。总结了基于Pancharatnam-Berry相位、基于局域表面等离子体共振(LSPR)、基于Mie共振的三种超表面单元结构对电磁波的振幅、相位调控机理，并讨论了实现高效率超表面的方法。之后，介绍了用于设计波前调制超表面器件的纯相位调制方法和复振幅调制方法。综述了在太赫兹波段典型的超表面波前调制器，包括单一功能、复合功能以及可调谐功能的超表面波前调制器件。在早期的研究工作中，设计的超表面可实现波束偏转、波束聚焦、全息成像、以及涡旋光束、自聚焦光束、洛伦兹光束等特殊光束产生等功能。为提高太赫兹器件的利用率，波分复用、偏振复用等功能复用的太赫兹超表面器件被提出。随着对太赫兹波前动态调控需求的增长, 一些主动的太赫兹超表面器件被提出并在实验上被验证。共有两种主动的超表面器件。其中一种主动超表面是通过将超表面结构与半导体材料或相变材料结合形成的，另一种是通过光泵浦硅片形成的全光器件。全光超表面在不用重新加工的前提下能够被重复使用。通过调整投影在硅片上的超表面图像即可动态操控太赫兹波前。全光超表面具有动态控制波束扫描和波束聚焦的能力，将来可应用于太赫兹通信、太赫兹雷达等领域。最后，对太赫兹波前调制超表面器件的发展趋势与应用前景进行了展望。
太赫兹 超表面 波前调制 功能复用超表面 可调谐超表面 terahertz metasurface wavefront modulation multifunction metasurface tunable metasurface 红外与激光工程
2020, 49(9): 20201033
