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。

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。

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。

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.

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。

高速InGaAs光电探测器在天基平台中的应用正逐渐广泛, 研究空间辐射环境对高速InGaAs光电探测器性能的影响有着重要意义。采用实时测试法, 研究了不同剂量及不同剂量率的γ辐照对高速InGaAs光电探测器响应度、3dB带宽及暗电流特性的影响, 通过器件性能实时测试分析发现, 器件的暗电流随辐照剂量或剂量率的增加而增大, 而响应度、3dB带宽基本不变。

高性能InP/InGaAs 宽光谱探测器将前截止波长延伸到0.9 ?m 之前，实现可见/短波双波段探测，大大丰富了探测目标的信息量，提高对目标的识别率。本文采用InP/InGaAs 宽光谱探测器相机，通过设置一系列伪装实验，对比不同伪装目标的可见光波图像与短波红外图像的差异，重点探究短波红外对伪装目标的识别特性。通过实验结果发现：短波红外对一定厚度塑料、硅胶、皮肤具有穿透性；颜料、染料等同色不同材质的物体对短波红外具有选择性吸收，基于以上特性，短波红外体现了较好的伪装识别效果。在成像对比实验的基础上，进一步选择伪装效果对可见光和短波红外具有明显差异的实验样品，分别测量了它们对短波红外和可见光的反射率等参数，以深入地分析和理解短波红外识别伪装的机理。