中国电子科技集团有限公司第十一研究所，北京100015
针对InAs/GaSb II类超晶格红外探测器开发高质量背减薄工艺，获得了高质量衬底表面，改善了超晶格红外探测器组件的成像品质。采用机械抛光和机械化学抛光相结合的工艺减薄衬底，其中机械抛光削减衬底大部分厚度，然后通过机械化学抛光去除机械损伤。机械化学抛光过程中，在压力、转速等不变的情况下，主要研究机械化学抛光液的pH值对衬底表面质量的影响。实验结果表明，当机械化学抛光液的pH值为94时，获得了高质量、低损伤的芯片衬底表面，并实现了最佳的探测器组件成像效果。
InAs/GaSb II类超晶格 红外探测器 背减薄 pH值 InSb/GaSb type-II superlattice infrared detector back thinning pH value
长波碲镉汞材料受结构、组分等因素影响。在制备器件过程中，刻蚀电极接触孔易发生材料损伤，影响芯片的成像性能。利用现有电感耦合等离子体(Inductively Coupled Plasma, ICP)设备刻蚀长波碲镉汞芯片电极接触孔,采用分步刻蚀以避免损伤。该方法虽可提高芯片的成像质量，但效率低，难以应用于大规模生产。为了提高刻蚀效率和实现器件大规模制备，通过对ICP刻蚀机上下电极射频功率的协同优化，开发出长波碲镉汞芯片电极接触孔一次成型工艺。经中测验证，探测器(长波320×256，像元中心间距为30 m)的盲元率仅为026%。该工艺能够实现低损伤电极孔刻蚀，可推广到大批量长波红外芯片制备。
长波 碲镉汞 损伤 刻蚀技术 long-wave HgCdTe damage etching technique
分别采用干法刻蚀工艺路线和湿法腐蚀工艺路线制备了面阵规模为320×256、像元中心距为30 m的InAs/GaSb Ⅱ类超晶格长/长波双色红外焦平面器件，并对其台面形貌、接触孔形貌、伏安特性以及互连读出电路并封入杜瓦后的中测性能进行了对比研究。总结了采用干法工艺和湿法工艺制备双色InAs/GaSb Ⅱ类超晶格焦平面器件的特点。该研究对InAs/GaSb Ⅱ类超晶格焦平面器件的研制具有参考意义。
Ⅱ类超晶格 焦平面 双色 InAs/GaSb type-II superlattice focal plane array dual-color0
刘铭 1,3,4米正辉 1,3,4,*潘卫民 1,3,4葛锐 1,3,4[ ... ]王子晗 1,3,4
1 中国科学院 高能物理研究所，北京 100049
2 散裂中子源科学中心，广东 东莞 523803
3 中国科学院 粒子加速器物理与技术重点实验室，北京 100049
4 中国科学院大学，北京 100049
中国散裂中子源二期升级采用超导腔技术方案，其中在165～300 MeV能量段采用648 MHz 6-cell 超导腔模组，每个模组中集成3只6-cell超导腔。超导腔工作在脉冲模式，为了保证超导腔2 K下的频率满足运行要求，每只超导腔需要一套低温调谐器对其频率进行精确调节控制。针对648 MHz 6-cell超导腔的结构和运行特点进行了低温调谐器的设计，采用快慢组合机构补偿超导腔的频率偏移，对调谐器的基本性能和超导腔脉冲模式运行下的动态洛伦兹失谐进行了分析。
超导腔 调谐器 动态洛伦兹失谐 压电陶瓷 superconducting cavity tuner dynamic Lorentz detuning piezoelectric ceramics 强激光与粒子束
2023, 35(12): 124007
1 中节能(常州)环保科技园发展有限公司, 常州 213100
2 常州大学城市建设学院, 常州 213164
为研究直通孔孔径、积水深度和水平径流速度对新型自密实透水混凝土(NSPC)抗堵塞性能的影响规律, 测试了堵塞和高压水枪冲洗后NSPC的透水系数, 并基于堵塞物被直通孔道捕获的概率建立了NSPC堵塞模型。结果表明, NSPC堵塞循环后的透水系数随直通孔孔径增加而增大, 当直通孔孔径与堵塞物粒径之比大于5时, 堵塞物形成的颗粒流仍会造成NSPC堵塞。积水深度的升高会降低NSPC堵塞后的透水系数, 水平径流速度对NSPC的透水系数影响较小, 但会延迟透水系数降低的时间。高压水枪清洗后NSPC的透水系数恢复率最高可达到85%。建立的NSPC堵塞模型能够预测直通孔道内堵塞物质量和透水系数衰减率的变化规律。
透水混凝土 抗堵塞性能 透水系数 直通孔道 堵塞模型 pervious concrete anti-clogging performance permeability coefficient straight through pore channel clogging model
1 北京信息科技大学 光电信息与仪器北京市工程研究中心，北京 100016
2 北京信息科技大学 仪器科学与光电工程学院，北京 100016
3 华北光电技术研究所，北京 100015
双波段红外探测可对复杂的红外背景进行抑制，在军用目标识别、医疗诊断和污染监测等方面有重要应用价值。基于二类超晶格的双波段红外探测器在成本和性能方面具有很大的优势，成为新型红外探测器领域的研究热点。然而其暗电流和串扰会极大地影响双波段红外探测器的性能。因此，设计了nBn结构的InAs/GaSb超晶格中/长波双波段红外探测器，通过仿真比较不同结构的器件在不同偏压下的中波/长波通道的响应率和暗电流大小，分析势垒层厚度、吸收层厚度、不同区域的掺杂对暗电流和串扰的影响，从而得到最佳的模型参数达到减小暗电流和降低串扰的效果。仿真结果显示：nBn结构的中/长波双波段红外探测器在77 K下，中波通道的暗电流密度为4.5×10−5 A·cm−2，在0.3 V偏压下，2 µm处的峰值量子效率为64%，探测率可以达到3.9×1011 cm·Hz1/2·W−1；长波通道的暗电流密度为1.3×10−4 A·cm−2，在−0.3 V的偏压下，5.6 µm处的峰值量子效率为48%，探测率可以达到4.1×1011 cm·Hz1/2·W−1。相关结论可为器件设计和加工提供参考。
红外探测器 双波段 nBn InAs/GaSb超晶格 暗电流 infrared detector dual-band nBn InAs/GaSb superlattice dark current 红外与激光工程
2023, 52(9): 20220837
1 华北光电技术研究所，北京 100015
2 中国科学院半导体研究所 半导体超晶格国家重点实验室，北京 100083
报道了长/长波双色二类超晶格红外焦平面探测器组件的研制。通过能带结构设计和分子束外延技术，获得了表面质量良好的长/长波双色超晶格外延材料。突破了长波超晶格低暗电流钝化、低损伤干法刻蚀等关键技术，制备出像元中心距30 μm的320×256长/长波双色InAs/GaSb超晶格焦平面探测器芯片。将芯片与双色读出电路互连，采用杜瓦封装，与制冷机耦合形成探测器组件。组件双波段50%后截止波长分别为7.7 μm（波段1）和10.0 μm（波段2）。波段1平均峰值探测率达到8.21×1010 cmW-1Hz1/2，NETD实现28.8 mK；波段2平均峰值探测率达到6.15×1010 cmW-1Hz1/2，NETD为37.8 mK，获得了清晰的成像效果，实现长/长波双色探测。
二类超晶格 长/长波 双色 焦平面阵列 type-II superlattice long-/long-wavelength dual-band focal plane array
采用双色单铟柱结构的II类超晶格红外探测器件在台面成型过程中加工难度大且易于产生损伤, 影响器件的性能。针对此问题进行了低损伤、高深宽比II类超晶格材料的台面刻蚀技术研究。首先建立一种损伤评判机制, 判断现有工艺刻蚀后材料是否发生反型。然后通过优化光刻胶厚度、变功率分步刻蚀的方式, 实现低损伤、高深宽比II类超晶格材料的台面刻蚀, 同时有效解决单次刻蚀深台面时易堆积生成物以及侧壁过于陡峭等工艺问题。台面中心间距为20 m, 刻蚀深度超过8 m, 缝隙深宽比可达2。基于此台面制备的器件具有明显的双阻抗特征。其中, 长波阻抗峰值为100 MΩ, 并且I-V曲线中长波侧的平坦区超过100 mV。从电学角度初步判断该器件具有双色探测的能力, 验证了本文工艺的可行性。
II类超晶格 低损伤 刻蚀技术 type-II superlattice low damage etching technique
为了更有效地抢占新型资源，各个国家都致力于航空、航天和海洋等空间的探索，以占据最大的优势位置。光电系统在资源占领过程中起决定性作用。针对其核心部件——光电探测器，介绍了量子点、石墨烯、过渡金属硫化物和黑磷等新型探测器材料的基本结构、特点以及发展现状，并就未来发展方向和应用领域进行了预测。
量子点 二维材料 黑磷 石墨烯 过渡金属硫化物 quantum dot two-dimensional material black phosphorus grapheme transition-metal sulfide
主要介绍了II类超晶格探测器芯片双波段背增膜在探测器中的作用及其膜系设计与制备工艺。该膜的作用是减小探测器芯片表面在响应波段(3～5 m及7～9 m)对红外光的反射率，增强芯片的光响应率，从而提高芯片性能。研究并解决了背增膜在设计与制备工艺中的主要技术问题。根据探测器的使用环境对薄膜进行了相应的牢固性实验及测试。结果表明，此薄膜的光谱响应率和牢固度能充分满足探测器的要求。目前这项背增透薄膜制备工艺已是II类超晶格探测器生产中不可缺少的工艺步骤，应用前景良好。
双色红外探测器 II类超晶格 锑化镓 背增膜 dual-band infrared detector type-II superlattice GaSb back-adding film
