短波紅外InGaAs探測器功能簡析

0.75～1000μm應用的需要，有著自己的一套分類體系。一般使用者對紅外線的分類為〔1〕近紅外(NIR,IR-ADIN0.75～1.4μm；〔2〕短波紅外(SWIR,IR-BDIN1.4～3μm；〔3〕中波紅外(MWIR,IR-CDIN3～8μm；〔4〕長波紅外(LWIR,IR-CDIN)：波8～15μm；〔5〕遠紅外(FIR15～1000μm。依據(jù)Maxwell電磁方程，紅外線在空氣等物質內部和界面?zhèn)鞑l(fā)生吸取、反射和透射等，其中吸取是影響傳播的最主要因素?？諝庵械囊恍怏w分子如CO2、H2O等有著與其物質分子口”，主要包括三個：1～3μm，3～5μm，8～14μm，圖1射曲線。紅外探測器1800年英國W.Herschel要更好地爭論紅外線必需先對其進展探測生某種性質或物理量的變化，都可以被用來進展紅外探測。目前來說依據(jù)工作機理不同,紅外探測器常被分為熱探測器和光子型探測器外光的熱效應及材料對溫度的敏感性來測量紅外輻射上升，利用材料的溫度敏感特性將溫度的變化轉變?yōu)殡娦盘?。目前主要利用溫差電效應、熱釋電效應、金屬、氣體等熱脹冷縮現(xiàn)象、超導體在Tc四周上升溫度電阻急劇變化等等。熱探探測器特別普遍。光生伏特探測器件中包含一個PN〔包括PN同質結型，異質結型，肖特基型等〕，在無光照的狀況下，結內存在著自建電場，當紅外光照到PN結上或四周時，產生的光生載流子在結電場的作用下分別向兩邊移動，從而在PN結兩端形成光生電動勢。常見的MSM探測器等。當全面考察半導體紅外探測器件進展時，可以看到其表現(xiàn)出從單元到多元、從單色到多色、從線列到面陣的明顯趨勢。目前應用在軍事和民用上的多元探測器陣列有兩種顯著的系統(tǒng)：掃描系統(tǒng)(scanningsystems)和注視系統(tǒng)(staringsystems)。其區(qū)分在于掃描系統(tǒng)承受時間延遲積分(TDI)技術，通過串行方式對電信號進展讀取；而注視型系統(tǒng)則直接形成一張二高，電路也簡單。這些改進提高了輸出信噪比，展寬了探測功能并簡化了成像系統(tǒng)。最初人104M×N(FPA)探測器，轉換器等第三代大陣列焦平面已開頭應用到軍事和民用領域2簡要列出了上世紀以來整個紅外探測進展史上的重要進程。目前紅外光電探測器進展速度迅猛，種類繁多，已經掩蓋到從近紅外到長波紅外大部分波段。在三個主要的“大氣窗口”中，1～3μm可見光外夜光的大局部能量都集中在短波紅外波段氫氧根，農作物中的水，空氣中的CO2、H2S、NH3、N2O等。因此短波紅外探測在如了解資源焦平面探測器的材料包括HgCdTe、InGaAs、InAs/GaSb、PtSi根本上形成了HgCdTe、InGaAsGaSb、PtSiHgCdTe和InGaAs測器已經商品化并已廣泛應用于多種領域。相對于HgCdTe來說，InGaAs更簡潔生長質量掌握和工藝處理，并且有對應的大直徑和高質量III-V族襯底，因此InGaAs紅外焦平面探測器在短波紅外波段的應用具有不行估量的前景。InGaAs三元系材料InxGa1-xAs是由GaAs和InAs接帶隙半導體，其能帶隨合金的變化而變化，如圖3InxGa1-xAs的禁帶寬度從InAs的0.35eV(3.m)到GaAs的1.42eV(0.8μm)InAs的6.06?到GaAs的5.65InP5.87?)晶格匹配的In0.53Ga0.47As0.74eV(1.7μm)，目前已經在0.9～1.7μm1.9μm，InxGa1-xAsInInP襯底，通過在其上淀積緩沖層形成“贗襯底”，然后再生長InxGa1-xAs，不過這樣照舊無法得到結果。InGaAs目前承受InxGa1-xAsInGaAsInGaAs，InGaAs肖特基探測器和量子阱探測器等等。優(yōu)化的探測器應當滿足以下幾點：輕摻雜吸取層；電極無暗電流奉獻；吸取層外表不暴露；光生載流子遠離外表等。異質結N+-p-P+和P+-n-n+光伏探測器可以滿足以上幾個條件，其構造在設計時簡潔，生長也便利?；贗nxGa1-xAsN+-p-PP+-n-nInxGa1-xAsPINPIN探測器材料可以通過MOCVDMBE：臺面型構造和平面型構造。臺面型器件是在原位摻雜的P+-i-N+構造上通過刻蝕來隔離相鄰的器件，這種方式的優(yōu)點是工藝簡潔，重復性好，相鄰器件之間的串音比較少；缺點是刻蝕使得器件側面失去保護III-VN-i-N+構造材料根底上承受離子注入或集中的方法形成pn結，這種方法的優(yōu)點是pn埋在材料內，與外界隔離從而暗電流和噪聲相對較小音。InGaAs國外對InGaAs品，例如美國GoodrichJudsonInGaAs美國Goodrich(SUI)公司作為一家專業(yè)研制InGaAs探測器的公司，已經形成一系列的探測器產品，產品性能也在國際上始終處于領先地位。目前Goodrich公司的產品包括波長在0.9～1.7μm320×240，650×512，1024×1024，1280×1024512、10240.4～1.7μm、長波擴展1.1～2.2μm和1.1～2.6μm的面陣[22]。2023Alan.Hoffman1280×10241024×1204InGaAs短波紅外焦平面探測器0.～1.μ2μm1024×1024R0A1.5×107Ωcm2(265K8×106Ωcm2(280K)。2023B.M.OnatDARPA(DefenseAdvanceResearchProjectsAgency)工程640×51220μmInP0.4-1.7μm，暗電流降低到2nA/cm2。同時還打算制作1280×1024，光敏元間距為15μm，暗電流2nA/cm2InGaAs100m2023GA1280J1280×102415μm，幀速30Hz1～1.6μm>651.4×1013cmHz1/2/W，響0.7～1.7μm4日本濱松光子公司(HamamatsuPhotonics)也是高性能非制冷紅外光電探測器的領先設計者和制造商之一。該公司的InGaAs探測器包括高性能標準的單元器件，相應波段為0.9-1.7μm200-5000μm882023該公司推出G11193-03R則承受了穎的塑性封裝。向長波方向擴展的探測器，截止波1.9，2.12.6μm256，512102425μm5121024NIRQuest光譜儀上。國內也有很多爭論機構從事InGaAs探測器的爭論工作，雖然國內在這方面爭論起步較晚，所，重慶光電技術爭論所等。其中上海微系統(tǒng)與信息技術爭論所始終專注于InGaAs材料的爭論InGaAs材料。上海技術物理爭論所基于前者生長的材料成功研制了臺面型256×1正入射線陣芯片，278K峰值探測器為1.3×1012cmHz1/2/W，通過與兩個128元讀出電路互連測得室溫下響應率不均勻性為13.9512×1的平面型及臺面型6.1×1011cmHz1/2/W。InGaAs(1提高系統(tǒng)的性能，InGaAs探測器將向更大面陣和更長線陣的大方向進展，目前很多公司都128