随着大规模红外焦平面阵列探测器应用的日益广泛，用户对其有效像元率指标提出了越来越高的要求。分析了有效像元率提升的难点。通过优化基于垂直布里奇曼法的衬底生长以及表面加工等工艺，提高了液相外延材料质量，获得了低缺陷中波碲镉汞薄膜外延材料；通过开发碲镉汞探测器背面平坦化工艺和优化探测器与读出电路倒装互连工艺，提高了成品率。最终提升了有效像元率指标(大于998%)，获得了良好的效果。

报道了近年来昆明物理研究所在富碲水平推舟液相外延碲镉汞外延薄膜制备技术方面的进展。2019年以来, 突破了.120 mm碲锌镉晶体定向生长技术, 使碲锌镉衬底沉积相和夹杂相密度 ≤ 5×103 cm-2, 位错腐蚀坑密度(EPD)≤4.0×104 cm-2,.120 mm(111)晶圆衬底的 Zn组份分布极差 ≤0.36%。基于碲锌镉衬底技术的进步, 液相外延碲镉汞薄膜的最大生长尺寸达到了 70 mm×75 mm, 薄膜位错腐蚀坑密度均值为 5×104 cm-2, X射线双晶回摆曲线半峰宽(DCRC-FWHM)≤35 arcsec, 部分可控制到 25arcsec以下; 50mm×60 mm尺寸长波碲镉汞薄膜的厚度极差≤±1.25.m, 室温截止波长极差≤±0.1.m, 中波碲镉汞薄膜相应指标分别为 ≤±1.m、≤± 0.05.m。材料技术的进展促进了制冷型碲镉汞探测器产能提升和成本的降低, 也支撑了高性能长波/甚长波探测器、高工作温度(HOT)探测器以及 2048×2048、4096×4096等甚高分辨率高性能探测器的研制。

随着光通信技术与光子集成电路的发展, 非互易性器件作为光通信系统中重要的组成部分得到了越来越广泛的研究与应用。基于磁光效应制成的磁光隔离器和环行器是目前应用最为广泛的非互易性器件, 为了将非互易性器件整块集成在硅片上, 需制备性能与块状磁光材料相当的磁光薄膜。在近红外通信波段(1 550 nm), 以钇铁石榴石(Y3Fe5O12, YIG)为代表的稀土铁石榴石(RIG)具备优良的磁光效应, 是最具应用前景的磁光材料之一。研究发现, 使用稀土离子对YIG薄膜进行掺杂可以有效改善其磁光性能, 尤其是Bi3+和Ce3+掺杂的YIG表现出巨法拉第效应。本文首先介绍了法拉第效应原理, 介绍了三种常见磁光薄膜的生长方法, 回顾了近年来的主要研究成果, 介绍了磁光薄膜在光隔离器和环行器中的应用, 最后对磁光薄膜的未来发展趋势进行了展望。

探索了一种准确测量过冷度的实验方法, 并在此基础上, 利用光学显微镜、傅里叶红外透射光谱仪、台阶仪、白光干涉仪等测试手段分析了过冷度对HgCdTe薄膜厚度均匀性的影响.研究结果表明, 过冷度小于2 ℃, 薄膜容易出现中心凹陷、四周凸起的现象; 过冷度大于3 ℃, 薄膜中心将会明显凸起, 出现宽度为毫米级的周期性起伏, 并伴随有crosshatch线产生.当过冷度为2.5 ℃时, 薄膜厚度极差可缩小至0.5 μm, 0.5 mm×0.5 mm范围内薄膜相对于衬底的粗糙度增加量为9.07 nm.

为了研究液相外延碲镉汞薄膜表面缺陷形成机制, 采用光刻工艺结合化学腐蚀方法在碲锌镉衬底表面实现了网格化, 研究了碲锌镉近表面富碲沉积相与外延薄膜表面缺陷的关系.结果表明：衬底近表面富碲沉积相会导致碲镉汞薄膜表面孔洞、类针形凹陷坑缺陷以及三角形凹陷坑聚集区；在液相外延过程中, 高温碲镉汞熔液与CdZnTe衬底间的回熔作用可以减少与富碲沉积相相关的表面缺陷, 薄膜表面缺陷与衬底表面富碲沉积相的匹配度与回熔深度负相关；回熔过程以及富碲沉积相形态、深度影响HgCdTe薄膜表面缺陷形态和分布.

基于碲镉汞液相外延材料表面固有的宏观缺陷，采用化学机械抛光（ CMP）方法对材料表面进行抛光平坦化，利用光学显微镜、白光干涉仪、激光共聚焦显微镜等分析方法对化学机械抛光前、后的材料表面进行分析表征。研究结果表明，化学机械抛光工艺能有效去除外延材料表面固有的竖纹、花纹、斜纹等宏观缺陷，同时可明显改善外延材料表面平整度及粗糙度， 0.5 mm×0.5 mm范围内薄膜表面平整度值降低到 20 nm以下，粗糙度值降低到 4 nm以下，提高了碲镉汞外延材料表面质量。化学机械抛光后的长波材料经标准器件工艺制备出的焦平面器件可达到较好长波器件水平。