刘洋 1,2,3朱香平 1,2,3靳川 1,2,3张笑墨 1,2,3赵卫 1,2,3,*
1 中国科学院西安光学精密机械研究所，西安 710119
2 瞬态光学与光子技术国家重点实验室，西安 710119
3 中国科学院大学，北京 100049
采用钛蓝宝石飞秒激光加工系统在融石英表面诱导表面周期性微纳结构，研究了激光诱导表面周期结构的形成过程以及激光能量密度、脉冲数、光斑大小和脉冲的空间间隔对融石英表面激光诱导表面周期结构的形貌的影响。实验结果表明，飞秒激光在融石英表面可以诱导出周期性的亚波长结构，主要以垂直于激光偏振方向的光栅状结构为主，其周期在百纳米量级且具有更好的可复现性。在激光光斑控制在1 μm附近时，所得到的形貌具有较高的规则性。根据实验结果设计了聚焦高斯光斑低通量的加工方式。所制备的光栅结构具有200~300 nm的周期，平均深度约为300 nm。
飞秒激光加工 表面形貌 亚波长结构 融石英 周期性结构 Femtosecond laser processing Surface morphology Subwavelength structures Fused silica Periodic structure 红外与激光工程
2020, 49(4): 0418002
1 微光夜视技术重点实验室, 陕西西安 710065
2 昆明物理研究所, 云南昆明 650223
基于真空光电阴极和背照式 CMOS图像传感器研制了电子轰击 CMOS(EBCMOS)混合型光电探测器。为了对 BSI-CMOS图像传感器在 EBCMOS混合型光电探测器领域的应用提供可靠性指导, 对 BSI-CMOS图像传感器进行了 100℃～325℃的变温热处理实验, 着重分析了热处理后的 BSI-CMOS图像传感器的光响应输出信号值、固定模式噪声(fixed pattern noise, FPN)、随机噪声及信噪比(signal-to-noise ration, SNR)随热处理温度的变化规律。实验结果表明: 随着热处理温度的升高, 样品器件的光响应输出信号值基本保持不变, 当温度升高至 325℃时, 样品器件的固定模式噪声由 32 e.升高至 246 e., 随机噪声由 51 e.升高至 70 e., 信噪比由 17.76 dB降低至 4.81 dB, 其中信噪比的降低主要归因于固定模式噪声的增大, 热处理温度达到 325℃会导致 BSI-CMOS图像传感器信噪比明显降低。
背照式 CMOS图像传感器 热处理温度 信噪比 EBCMOS EBCMOS, BSI-CMOS, annealing temperature, signal to
1 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
2 中国科学院大学, 北京 100049
研究了InAs/GaSb II 类超晶格长波探测器的γ 辐照效应.在60Co源γ 辐照下器件的电流—电压(I-V)特性并未随辐照剂量的增大而发生显著的变化, 100 krad (Si)辐照剂量下的零偏阻抗相较辐照前的减小率仅为3.4%, 表明该探测器具有很好的抗辐照性能.结合不同辐照剂量下的实时I-V特性曲线和辐照停止后器件电流随时间的演化情况, 对辐照所带来的器件性能的损伤以及微观损伤机理进行了分析.发现零偏压和小反向偏压下, 辐照开始后电流即有明显增大, 辐照损伤以暂态的电离效应为主导, 器件性能可以在很短时间内恢复.而大反向偏压下器件暗电流的主导机制为直接隧穿电流, 辐照所引入位移效应的影响使得暗电流随辐照剂量增大而减小, 损伤需通过退火效应缓慢恢复, 弛豫时间明显长于电离效应损伤.
γ 辐照 实时辐照效应 长波红外探测器 InAs/GaSb II类超晶格 γ irradiation real-time effects long-wave infrared detector InAs/GaSb superlattice
1 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
2 上海科技大学 物质科学与技术学院,上海 201210
用投掷法和有限元差分法计算了单周期调制掺杂GaAs/AlGaAs双量子阱的能带结 构,得到基态能级与第一激发态的能级差为 43.3 meV,并由此推算得到产生载流子横向转 移效应的电场强度为1.2~1.8 kV/cm之间.采用 MBE 技术生长了所涉及的双量子阱结构, 通过优化退火条件,获得了较理想的金属—半导体接触条件.在此基础上,测得在电场强度 为 1.5 kV/cm时,电流—电压曲线呈现出负阻特性.该电场强度区别于GaAs耿氏效应的电 场强度,由此判定,产生微分负阻的机理是电子由高迁移率导电层到低迁移率导电层的横向 转移所致,即实空间转移.
微分负阻效应 实空间转移 GaAs/AlGaAs GaAs/AlGaAs negative differential resistance effect real space transfer
1 中国科学院中国科学院红外成像材料与器件重点实验室, 上海 200083
2 中国科学院研究生院, 北京 100049
报道了320×256元InAs/GaSb Ⅱ类超晶格长波红外焦平面阵列探测器的研制和性能测试.采用分子束外延技术在GaSb衬底上生长超晶格材料, 器件采用PBIN结构, 红外吸收区结构为14ML(InAs)/7ML(GaSb), 焦平面阵列光敏元尺寸为27μm×27μm, 中心距为30μm, 通过刻蚀形成台面、侧边钝化和金属接触电极生长, 以及与读出电路互连等工艺, 得到了320×256面阵长波焦平面探测器.在77K温度下测试,焦平面器件的100%截止波长为10.5μm, 峰值探测率为8.41×109cmHz1/2W-1, 盲元率为2.6%, 不均匀性为6.2%, 采用该超晶格焦平面器件得到了较为清晰的演示性室温目标红外热成像.
长波红外探测器 InAs/GaSb Ⅱ类超晶格 焦平面阵列 long-wave infrared detector InAs/GaSb superlattice focal planes array
1 中国科学院上海技术物理研究所 红外材料与器件重点实验室，上海200083
2 中国科学院研究生院，北京100039
3 暨南大学光电工程研究所，广东 广州510632
报道了50%截止波长为12.5μm的InAs/GaSb II类超晶格长波红外探测器材料及单元器件.实验采用分子束外延技术在GaSb衬底上生长超晶格材料.吸收区结构为15ML(InAs)/7ML(GaSb)，器件采用PBIN的多层异质结构以抑制长波器件暗电流.在77K温度下测试了单元器件的电流-电压(I-V)特性，响应光谱和黑体响应.在该温度下，光敏元大小为100μm×100μm的单元探测器RmaxA为2.5Ωcm2，器件的电流响应率为1.29A/W，黑体响应率为2.1×109cmHz1/2/W，11μm处量子效率为14.3%.采用四种暗电流机制对器件反向偏压下的暗电流密度曲线进行了拟合分析，结果表明起主导作用的暗电流机制为产生复合电流.
InAs/GaSb II类超晶格 长波12.5μm 暗电流 InAs/GaSb superlattice long wavelength dark current
1 中国科学院红外成像材料与器件重点实验室, 中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
2 中国科学院研究生院, 北京 100049
报道了128×128元InAs/GaSb II类超晶格红外焦平面阵列探测器的研究成果.实验采用分子束外延技术在GaSb衬底上生长超晶格材料.红外吸收区结构为13 ML(InAs)/9 ML(GaSb), 器件采用PIN结构, 焦平面阵列光敏元大小为40 μm × 40 μm.通过台面形成、侧边钝化和金属电极生长, 以及与读出电路互连等工艺, 得到了128×128面阵长波焦平面探测器.在77 K 时测试, 器件的100%截止波长为8 μm, 峰值探测率6.0×109 cmHz1/2 W-1.经红外焦平面成像测试, 探测器可得到较为清晰的成像.
长波红外探测器 InAs/GaSb II类超晶格 焦平面阵列 long-wave infrared detector InAs/GaSb superlattice focal plane array
