红外与毫米波学报
2022, 41(6): 1009
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 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
3 中国科学院大学, 北京 100049
第二代地球静止轨道(GEO)气象卫星用于定量化气象预报, 中国已经成功研制出该卫星。卫星上扫描辐射计的探测波段从第一代风云二号的四个增加到现在的十四个, 十四个波段中有八个是红外波段, 覆盖了短波到甚长波的红外波段。这八个红外波段由三个组件来实现, 分别是短波双波段组件(MS-IR), 水汽双波段组件(WV-IR)和长波四波段组件(LW-IR)。 MS-IR组件内包含两个8×1 光伏型的MCT探测器芯片, 及相对应的两个用于光电输出的电压信号转换和放大的CMOS低温放大器。 WV-IR包含两个4×1 MCT探测器芯片。 LW-IR包含两个4×1和一个4×2 MCT探测器芯片。这些组件具有较高的电学和光学特性, 如MS-IR 的D*可达1×1012 cmHz1/2 W-1。 WV-IR的 D*优于8×1010 cm·Hz1/2 W-1。这八个波段的响应谱均实现了定量化控制, 即响应谱控制在给定的内部和外部限制边内。对组件进行了狭缝扫描测试, 结果表明组件内部没有明显的光学串扰。没两个波段间的配准精度优于0.01 mm。文中描述了这些组件的结构以及达到的性能, 如电性能, 芯片配准, 光学串扰和光谱响应。
GEO气象卫星 红外探测器封装 狭缝扫描 光谱定量化 杂散光 串音 GEO meteorological satellite infrared detector assembly slit scanning spectral quantification stray light cross talk 红外与激光工程
2018, 47(4): 0404007
1 中国科学院上海技术物理研究所传感技术国家重点实验室，上海 200083
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
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
4 中国科学院上海技术物理研究所热敏探测器组，上海 200083
红外地平仪是卫星姿态控制系统的重要设备之一，而热敏电阻红外探头又是 红外地平仪的一个关键部件，其质量会直接影响地平仪的性能和可靠性。随着近代空间技术的 不断发展，下一代红外地平仪对研制高可靠性、长线列的红外热敏探测器的需求日益迫切。近 年来，人们采用化学溶液法在制备锰钴镍氧(Mn-Co-Ni-O或MCN)薄膜材料方面取得了突破。该材料的 致密性远远超过陶瓷体材料，可以为长寿命、高可靠性的热敏器件提供一个很好的解决方案。而MCN 薄膜型探测器的类微电子制备技术也为实现长线列的多元热敏探测器奠定了基础。采用微 电子工艺制作了地平仪用锰钴镍薄膜型红外热敏探测器，并对其中的一些关键工艺(如刻蚀和 退火等)进行了颇有裨益的研究。这些新工艺和新方法对于实现薄膜热敏红外探测器在我国空间观测与遥感技术领 域的工程应用以及提高红外地平仪的可靠性和使用寿命都有着重要意义。
锰钴镍氧 薄膜 热敏探测器 红外地平仪 制备技术 Mn-Co-Ni-O thin film thermistor detector infrared horizon sensor preparation technology
1 中国科学院上海技术物理研究所 传感技术国家重点实验室, 上海 200083
2 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
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
高深宽比离子束刻蚀技术是实现碲镉汞红外焦平面探测器的关键工艺技术.国内应用最广泛的双栅考夫曼刻蚀机束散角较大, 沟槽深宽比较低.针对Ar离子束刻蚀机, 尝试了三种提高深宽比的方法: 选择不同的光刻胶做掩模、改变刻蚀角度和使用三栅离子源, 并通过扫描电子显微镜(SEM)观察了碲镉汞刻蚀图形的剖面轮廓并计算了深宽比.分析了这些工艺方法对刻蚀图形轮廓的影响, 获得了一些有助于获得高深宽比的离子束刻蚀沟槽的实验结果.
碲镉汞 离子束刻蚀 深宽比 HgCdTe ion beam etching aspect ratio
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
1 中国科学院上海技术物理研究所 传感技术国家重点实验室，上海 200083
2 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
3 中国科学院研究生院，北京 100039
制备了一种带有曲面延伸电极结构的碲镉汞光导型红外探测器，对曲面延伸电极的抗低温冲击能力进行了研究，在9次的液氮直接冲击下曲面延伸电极完好，器件电阻无大变化。通过扫描电子显微镜(SEM)对曲面延伸电极的台阶侧面微观形貌进行观察，发现在延伸台阶的侧面有孔洞出现。通过改进镀膜工艺，延伸台阶侧面的金属薄膜致密无孔洞。这表明宏观的电阻表征对微观缺陷不敏感，对电极可靠性的表征要结合微观形貌表征进行；同时适当的薄膜制备条件可以使大台阶侧面获得致密的金属薄膜，从而获得良好的台阶覆盖性。
曲面延伸电极 光导型碲镉汞红外探测器 电阻表征 扫描电子显微镜 微观形貌 curved extended-electrode HgCdTe IR photoconductor resistance characterization SEM
1 中国科学院上海技术物理研究所传感技术国家重点实验室， 上海 200083
2 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
3 中国科学院研究生院，北京 100039
薄膜与衬底的结合性能一直备受关注。在各种情况下，薄膜的性能 都依赖于其与衬底的附着力大小。为了提高附着强度，需要深刻理解附着力的机理和开发合适的附着力测试技术。从基准 附着力、热力学附着能和实际附着力三个不同角度提供了附着力评价途径。作为广泛使用的附着力粘接测试技术，拉脱法和压带剥落法等方法在大量 样品测 试方面具有独特优势，可定性、半定量地评价薄膜附着 性能。
薄膜 附着力 粘接法 光电器件 测试技术 film adhesion bonding method optoelectronic device testing technology
中国科学院上海技术物理所传感技术国家重点实验室, 上海 200083
温度烘烤是pn结型器件加速实验的常用方法之一。针对室温工作的短波碲镉汞(HgCdTe)红外探测器开展了真空烘烤实验研究。实验样品分为四组, 对应的烘烤温度分别为60 ℃, 70 ℃, 80 ℃和90 ℃。在实验前后测试了器件的R-V特性曲线, 并进行了R-V特性的理论拟合分析。分析结果表明真空烘烤对器件的影响主要表现在三个方面：串连电阻的增大、隧道电流效应的减弱及产生复合效应的增强。串连电阻的增大主要是由于电极接触电阻在长时间温度烘烤下增加引起的。温度烘烤可以消除能带内的缺陷能级, 从而削弱间接隧道电流对I-V特性的影响。分析推测较高温度的烘烤会损伤器件表面钝化膜的质量, 从而使得器件的产生复合寿命降低。
光学器件 光伏探测器 烘烤温度
