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
系统研究了快速热退火对锌扩散的In0.53Ga0.47As/InP PIN探测器的影响。利用电化学电容电压和二次离子质谱技术分析了退火前后Zn和净受主的浓度分布，结果表明退火过程会影响杂质浓度，但不影响扩散深度。制备了不同退火条件的In0.53Ga0.47As/InP PIN探测器。器件测试反映，未退火的探测器在260~300K具有更低的器件电容和更高的激活能。通过暗电流成分拟合对器件暗电流机制进行分析，未退火器件表现出更低的肖克利-里德-霍尔产生复合电流和扩散电流，因而室温下未退火器件具有更高的峰值探测率。为了制备高性能低掺杂吸收层结构的平面型InGaAs探测器，快速热退火是不必要的工艺。
短波红外 铟镓砷探测器 快速热退火 扩散 shortwave infrared InGaAs detector rapid thermal annealing diffusion
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 中国科学院红外成像材料与器件重点实验室，上海 200083
3 上海科技大学，上海 201210
InGaAs近红外探测器广泛应用于航天航空、**与民生领域。为了实现InGaAs探测器智能化，结合人脸检测应用，提出了可部署于低功耗移动智能设备的超轻量InGaAs近红外人脸检测算法。主要针对近红外人脸样本较少与低功耗设备部署问题展开研究，采用迁移学习与二值量化方案训练网络。算法首先通过大规模可见光人脸数据集实现了基于SSD的预训练人脸检测网络。然后使用二值量化方案大幅压缩网络参数空间大小与计算量，但同时造成网络准确度下降。为进一步提升网络二值量化效果，为二值量化过程引入了特征均值信息，并以对抗卷积形式弥补了准确度损失。最后，算法通过小规模近红外人脸数据对预训练二值网络进行微调，实现最终网络。所实现的二值量化人脸检测网络在采集的近红外人脸验证集中可以获得71.18%平均准确度。
二值化 近红外人脸检测 SSD 网络压缩 InGaAs探测器 binarization NIR face detection SSD model compression InGaAs detector 红外与激光工程
2022, 51(10): 20220078
1 上海理工大学 材料科学与工程学院，上海 200093
2 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
3 上海师范大学 数理学院，上海 200234
4 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
在平面型InGaAs P-i-N短波红外探测结构中，p型杂质在材料中纵向和横向的扩散是决定pn结位置及其光电性能的主要因素，本文采用扫描电容显微方法（SCM）获得了扩散成结InGaAs/InAlAs像元剖面的二维载流子分布，从而实现对不同扩散条件下pn电场结的精确定位和分析。此外，对于InGaAs/InP探测器，SCM测量揭示了Zn杂质在各功能层中扩散行为的显著差异。在InGaAs吸收区中，Zn的侧向扩散速度是深度方向的3.3倍，远高于其在n-InP帽层中0.67的侧向与深度扩散比，这将对光敏元的边缘电容以及暗电流特性产生影响。
扫描电容显微（SCM） InGaAs平面型探测器 扩散行为 光电流响应 Scanning Capacitance Microscopy（SCM） planar InGaAs detector diffusion behavior photocurrent response
柯鹏瑜 1,2,3刘梦璇 1,2,3,4王绪泉 1,2,3黄松垒 1,2,*[ ... ]方家熊 1,2,**
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 中国科学院红外成像材料与器件重点实验室，上海 200083
3 中国科学院大学，北京 100049
4 上海科技大学，上海 201210
基于512×2元InGaAs光谱组件研制一款新型光谱传感物联网节点。针对中心距为25 μm的双列小像元探测器结构，在信号处理电路中对双通道数据进行均值处理，减小了单个光敏元响应异常对系统测试结果带来的影响。实验结果表明，此节点的测试波长范围为976~1700 nm，光谱分辨率达到13.5 nm，波长准确性优于3.2 nm，波长重复性优于0.3 nm，动态范围达到2300：1，吸光度重复性0.0011 AU，光源基线稳定性优于0.0001 A/h。采用多种标称酒精浓度的酒类样本对此光谱传感节点进行测试，验证其功能。
短波红外 光谱节点 分光滤光片 InGaAs探测器 short-wave infrared spectral-node LVF InGaAs detector
1 哈尔滨理工大学理学院，黑龙江哈尔滨150080
2 中国科学院上海技术物理研究所，上海200083
3 中国科学院上海微系统与信息技术研究所，上海200050
短波红外铟镓砷(InGaAs)探测器材料的表面缺陷是发展大规模小像元焦平面阵列的核心问题之一，其中与衬底晶格失配的延伸波长探测器材料的表面缺陷控制起来尤为困难。优化了分子束外延(Molecular Beam Epitaxy, MBE) In束源炉的温度设置。结果表明，In炉上下温差为130℃时所生长的短波红外晶格失配In0.83Ga0.17As材料的表面缺陷密度最小，由此有效地将材料的表面缺陷密度由3000 cm-2左右降至约500 cm-2。结合短波红外晶格失配InGaAs材料的室温光致发光测试，经分析可知，In束源炉上下温差存在最优值的现象是由于In金属液滴和炉子顶部杂质引起卵形缺陷这两种机制的共同作用而引起的。本文制备的低缺陷密度晶格失配InGaAs探测器材料为发展高性能延伸波长短波红外焦平面阵列打下了基础。
短波红外 延伸波长 InGaAs探测器材料 表面缺陷 分子束外延 short.wave infrared extended.wavelength InGaAs detector material surface defect molecular beam epitaxy
红外与激光工程
2020, 49(7): 20190495
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 中国科学院红外成像材料与器件重点实验室, 上海 200083
3 中国科学院大学, 北京 100049
为了实现大视场、高空间分辨率、高光谱分辨率的指标要求, 通常采用多模块拼接的技术方案, 实现超长线列的组件。通过两个热电致冷器的拼接实现120 mm长度的大冷面, 通过多个模块拼接实现4 000元长线列InGaAs短波红外探测器组件的封装。同时针对超长线列温度均匀性实现、拼接焦平面的共面性、拼接的工程可靠性开展研究, 通过热电致冷器的拼接、热分析、冷板材料的选择、零件公差控制及微调节等技术手段, 在工程上实现了超大冷面的温度均匀性控制在±0.4 ℃以内; 焦平面的共面性控制在±0.020 mm以内。封装的超长线列InGaAs短波红外组件通过了冲击和随机振动实验, 实验前后焦平面的共面性无明显变化, 实现了清晰的地面成像。
超长线列 InGaAs探测器组件 热电致冷器 拼接 共面 Long Linear InGaAs detector assembly thermoelectric cooling mechanical assembly coplanar 红外与激光工程
2019, 48(11): 1104005
1 北方夜视技术股份有限公司, 云南昆明 650223
2 北方夜视科技集团有限公司, 云南昆明 650223
采用 ICPCVD工艺对 InP/InGaAs探测器进行 SiNx薄膜钝化, 讨论了不同气体比例、射频功率和反应压力对 SiNx薄膜应力和致密性的影响。初步得到了低应力、良好致密性的 SiNx薄膜沉积工艺。利用此工艺制作的 InP/InGaAs探测器在偏压为－10 mV的暗电流比 PECVD工艺制作的器件降低了一个数量级, 为 4.4×10－8 A。
InP/InGaAs探测器 氮化硅 InP/InGaAs detector, ICPCVD, silicon nitride ICPCVD
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 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
4 复旦大学, 上海 200433
采用ICP(inductively coupled plasma etching)刻蚀与湿法腐蚀相结合的方式, 研制了像元中心距为10 μm、截止波长2.6 μm的p-i-n型10 × 10元延伸波长InGaAs探测器.不同温度下的电流—电压特性研究和激活能分析, 显示了器件优异的暗电流特性.在室温下, -10 mV偏压时器件的暗电流和优质因子R0A分别为0.45 nA和14.7 Ω·cm2, 量子效率可达到63%.为了证实像元中心距减小并未影响器件性能, 与同种材料中心距30 μm的InGaAs焦平面阵列进行了对比分析.相似的实验结果进一步证明了工艺的可行性, 对今后实现高密度、大面阵延伸波长InGaAs探测器具有重要的指导意义.
延伸波长 InGaAs探测器 小像元 暗电流密度 量子效率 extended wavelength InGaAs detector small pixel dark current density quantum efficiency
1 中国科学院上海技术物理研究所， 上海 200083
2 中国科学院大学， 北京 100049
3 山东大学， 山东 济南 250100
介绍了基于InGaAs单光子探测器的日光条件测距实验，通过压缩激光接收视场、使用超窄带滤光片、结合超快主动淬灭电路等降低InGaAs单光子探测器死时间的方法，成功地进行了基于InGaAs单光子探测器的日光条件光子计数测距实验。分析实验数据，分别获取基于InGaAs探测器和Si基探测器的系统探测灵敏度、系统测距精度等参数，并进行比较。实验结果表明：经过高速主动淬灭电路优化后的InGaAs探测器，其死时间与Si基探测器的死时间相当；在背景光噪声一定的情况下，使用InGaAs探测器可以提高系统的探测灵敏度，从而增加系统的最大测程；得益于InGaAs探测器的低抖动时间，在提高系统最大测程的同时，系统的测距精度不受影响。
测量 激光测距 InGaAs探测器 光子计数 日照条件 中国激光
2018, 45(11): 1104003
