1 北京理工大学光电学院，北京 100081
2 精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室，北京 100081
3 北京理工大学长三角研究院，浙江 嘉兴 314019
受限于复杂的分子束外延生长及倒装键合工艺，现有块体半导体红外探测器成本高昂、工艺复杂、极大制约了成像阵列规模和分辨率的进一步提升。胶体量子点作为一种新兴的半导体纳米晶体材料，因“量子限域”效应，能够实现宽谱段范围内的精准带隙调控。同时，胶体量子点可通过液相化学合成方法低成本大批量制备。此外，胶体量子点的液相加工工艺使得其可以与硅基读出电路进行直接片上电学耦合，突破了倒装键合工艺限制。因此，胶体量子点在红外探测及成像领域展现了巨大的应用前景。其中硫汞族量子点具有探测波段范围宽、物性调控易及便于硅基集成等优势，先后实现了中波红外背景限探测、双色探测及焦平面阵列成像等，在红外光电技术展示了巨大的潜力。本综述总结了近年来硫汞族胶体量子点红外光电探测技术的研究现状，并对其未来发展方向进行了展望。
硫汞族胶体量子点 红外探测器 红外焦平面阵列 红外上转换器件 光学学报
2023, 43(15): 1500001
中国人民解放军 63891部队，河南 洛阳 471000
随着2021年5月第5颗地球静止轨道卫星完成部署，整个天基红外系统所有卫星接近部署完成，其对地的监视能力有了大幅提升。文中在大量查阅有关文献和公开报道的基础上，对天基红外系统所有9颗在轨卫星的扫描相机进行了综合性能分析。首先，根据扫描相机的探测器体制以及飞行轨道特性，对其扫描成像体制进行分析，计算获得了所有9颗在轨卫星扫描相机的光学系统参数、探测器参数、地面分辨率、灵敏度等关键参数的估计值。其次，对天基红外系统大椭圆轨道卫星的飞行特性及其对地监视任务的综合分析研究表明，其最优在轨运行方式为两两同步，且单个轨道两颗卫星相差1/4周期；对天基红外系统地球静止轨道卫星的飞行特性及其对地监视任务的综合分析研究表明，东北半球中纬度地区至少有两颗卫星处于优良对地观测位置。最后，根据弹道导弹尾焰辐射特性以及天基红外系统扫描相机的探测参数，计算分析了所有在轨卫星对导弹尾焰最低观测高度，结果表明：东半球北纬40°地区，可同时被4颗以上卫星监视，且部分星载相机具备弹道导弹的点火时刻探测能力。
红外预警 冻结轨道 红外探测器 红外辐射 信噪比 infrared warning polar frozen orbit infrared detectors infrared radiation signal-to-noise ratio 红外与激光工程
2022, 51(9): 20210977
红外与激光工程
2022, 51(5): 20210510
1 State Key Laboratory of Infrared Physics, Shanghai Institute of Technical Physics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai200083, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing100049, China
3 Department of Physics, College of Mathematics and Science, Shanghai Normal University, Shanghai20024, China
研究了基于离子注入技术制备硅掺砷阻挡杂质带探测器的工艺，通过优化工艺条件和相关器件的结构与材料参数，制造了具有良好光电响应性能的长波红外探测器。在温度5 K，-3.8 V工作偏压下，探测器的峰值响应波长为23.8 μm，黑体响应率为3.7 A/W，3.2 V时最大探测率为5.2×1013 cm?Hz1/2/W。性能指标堪与文献报道的结果相媲美甚至更好，展示了离子注入工艺在制作阻挡杂质带探测器方面的潜在优势，特别是离子注入工艺与目前的微电子电路技术相兼容，能将探测器与读出电路集成到一块芯片上，在降低成本的同时提高探测器成像性能。
阻挡杂质带 长波红外探测器 硅掺砷 离子注入工艺 blocked impurity band long-wavelength infrared detectors Si:As ion-implant process
1 电子科技大学 电子薄膜与集成器件国家重点实验室, 四川 成都 610054
2 中国人民解放军63963部队, 北京 100000
热时间常数是基于微测辐射热计的非制冷红外探测器的关键指标参数, 它与探测器的最高有效帧频直接相关, 因此准确测量热时间常数对于器件设计和应用都有举足轻重的意义。但目前无论是探测器热时间常数的标称值还是基于单元的热时间常数现有方法的测试值, 都无法建立与探测器的频率响应特性的直接定量函数关系, 以确定探测器工作的最小帧间时间间隔。直接基于阵列器件测量热时间常数的方法, 借助低于1/2帧频的斩波调制, 通过变频时域采集, 快速傅里叶变换(FFT)等常规测试手段, 提取有效的电压响应信号, 拟合频响曲线, 能快速有效地提取热时间常数。通过实测分析, 该测量方法具有准确度高、抗干扰能力强、稳定性高、测试用时短的特点, 且均采用通用的测试仪器, 无需单独制作测试样品, 具有较高的推广价值。
非制冷红外焦平面探测器 热时间常数 快速傅里叶变换 微测辐射热计 斩波器 uncooled infrared detectors thermal time constant FFT microbolometer chopper 红外与激光工程
2019, 48(12): 1204003
高可靠性长寿命碲镉汞焦平面阵列像元性能参数慢慢变差退化失效，确定它的储存寿命要用试验缩短试验时间。有效加速寿命试验ALT或加速退化试验ADT的恒定热应力，应大于高温＋90 ℃、2 160 h。定量加速试验前，应进行高加速应力筛选试验HASS迫使缺陷发展，以暴露可能存在的早期故障。根据碲镉汞红外焦平面探测器杜瓦组件高温储存试验性能退化测试数据，用统计模型对在恒定高温应力水平下获得的失效时间或退化特征性能参数进行转换，得到在＋25 ℃额定应力水平下的储存寿命大于50年。超过3 000 h高温储存试验结果表明，残余工艺应力释放导致试验前1 500 h像元性能有向好的趋势，在高温＋80 ℃的真空环境下烘烤20天不会造成明显的像元性能恶化。
红外探测器 碲镉汞 加速退化试验 储存寿命 可靠性 infrared detectors HgCdTe accelerated degradation test storage life reliability 红外与激光工程
2019, 48(10): 1004003
1 中国空空导弹研究院, 河南 洛阳 471009
2 红外探测器技术航空科技重点实验室, 河南 洛阳 471009
采用分子束外延生长方法在InSb(100)衬底上生长p+-p+-n-n+势垒型结构的In1-xAlxSb外延层。运用X射线衍射对材料的晶体质量及Al组分进行测试和表征, InAlSb外延层的半峰宽为0.05°, 表明外延材料的单晶性能良好, 并通过布拉格方程和维戈定律计算出Al组分为2.5%。然后将外延材料制备成多元红外探测并测得77~210 K下的光谱响应曲线, 实验发现探测器的截止波长从77 K时的4.48 ?滋m增加至210 K时的4.95 ?滋m。通过数据拟合得出In0.975Al0.025Sb禁带宽度的Varshni关系式以及其参数Eg(0)、α和 β的值分别为0.238 6 eV, 2.87×10-4 eV/K, 166.9 K。经I-V测试发现, 在110 K, -0.1 V偏压下, 器件的暗电流密度低至1.09×10-5 A/cm-2, 阻抗为1.40×104 ?赘cm2, 相当于77 K下InSb探测器的性能。同时分析了温度对器件不同类型的暗电流的影响程度, 并得到器件的扩散电流与产生-复合电流的转变温度约为120 K。
分子束外延 光电特性 红外探测器 molecular beam epitaxy InAlSb InAlSb photoelectric properties infrared detectors 红外与激光工程
2017, 46(12): 1204003
利用碲镉汞（HgCdTe）体晶材料，采用HgCdTe 材料拼接技术、磨抛技术等成熟的探测器芯片制备工艺以及三级热电制冷技术，设计并研制出了热电制冷型13 元HgCdTe 中波红外光导探测器。在－50℃时，峰值电压响应率可达2.7×104 V/W，峰值探测率达到2.3×1010 cm·Hz1/2·W－1，响应波段在3.0～4.6 μm 之间，峰值响应波长为4.2 μm。
红外探测器 碲镉汞 热电制冷 infrared detectors HgCdTe thermoelectric cooled
1 西安电子科技大学 a.机电工程学院
2 西安电子科技大学 b. 微电子学院, 西安 710071
在模拟的空间环境试验中测试了锰钴镍型红外探测器的电阻值和低频噪声参量.采用钴-60源分别在10 rad(si)/s和0.1 rad(si)/s的剂量率下对两组样品累积辐照到总剂量150 krad(si), 结果表明：在0.1rad(si)/s剂量率下探测器低频噪声退化量远大于10 rad(si)/s剂量率下的低频噪声退化量.对第三组样品先后施加了三种热应力, 即无偏热应力(40℃, 保持4h), 加偏热应力(偏置电压±15 V, 40℃, 保持600 h)和无偏热循环(－40℃到40℃, 温度变化率1℃/s, 峰值温度保持1 h, 20个循环), 结果表明：热应力试验中, 样品电阻值变化规律相对一致, 但低频噪声的退化趋势存在明显差异, 且失效探测器表现为低频噪声突然增大.分析表明, 无偏热应力与加偏热应力引起的低频噪声退化来源于电阻薄片内部的缺陷, 而热循环导致的低频噪声退化来源于连接Pt引线焊点接触处的潜在缺陷.研究发现噪声系数是锰钴镍型红外探测器低频噪声退化的敏感参量, 热应力与热循环则可以有效甄别该类器件噪声退化.
1/f噪声 可靠性 伽马辐照 热应力 红外探测器 1/f noise Reliability Gamma radiation Thermal stress Infrared detectors 光子学报
2016, 45(7): 070704001
中国科学院上海技术物理所 传感技术国家重点实验室，红外成像材料与器件重点实验室，上海200083
红外探测器组件作为目标探测和成像系统的核心器件，其空间分辨能力直接影响着探测系统的成像质量.评估探测器组件空间分辨能力时，常使用调制传递函数(MTF)，而不同的探测器组件结构与其 MTF直接相关.介绍了一套弥散斑直径为30 μm的红外小光点测试系统，采用扫描狭缝法测试不同结构红外探测器组件的MTF.测试结果表明叠层电极结构侧面存在的光响应会导致线扩散函数(LSF)展宽和次峰等现象，从而造成探测器组件MTF下降，同时0.17 mm和0.30 mm两种芯片和滤光片间距对于探测器组件MTF的影响甚微，该结果为红外探测器组件杂光抑制设计提供了参考.
调制传递函数 光学串音 红外探测器 空间分辨率 MTF crosstalk infrared detectors spatial resolution
