经过多年的研发工作，制冷型碲镉汞(Mercury Cadmium Telluride, MCT)中波红外探测器已经实现了批量化生产能力，其阵列规格也从最初的320×256发展到现在的1280×1024(百万像元级)。目前，随着武汉高德红外股份有限公司(以下简称“高德红外公司”)探测器产品水平的不断提高，基于红外探测器的热成像系统被广泛应用于机载、舰载、陆战以及手持观测等军用装备。以640×512/15 m碲镉汞中波红外探测器为例，介绍了高德红外公司探测器产品的工程化应用情况，并分析了探测器研制过程中需要解决的问题，最后指出了未来探测器发展及应用的方向。

武汉高德红外股份有限公司成功研制了像元尺寸为12 m×12 m的1280×1024大面阵碲镉汞中波红外焦平面探测器。在优化提升材料性能的基础上，突破了小像元钝化开孔、高密度小尺寸铟柱制备以及高精度大面阵倒焊等关键技术，成功制备出了1280×1024@12 m碲镉汞中波红外焦平面芯片及组件。其盲元率小于0.5%，响应率非均匀性小于5%。F2探测器的平均噪声等效温差(Noise Equivalent Temperature Difference, NETD)为15 mK，平均峰值探测率为6×1011 cm·Hz1/2·W-1。F4探测器的平均NETD为18.5 mK，平均峰值探测率为1.2×1012 cm·Hz1/2·W-1。另外还提出了一种不稳定像元测试方法，即通过分析两点校正后的成像数据，并利用模块中值和空域噪声的比较，完成对红外图像中不稳定像元的检测和校正。结果表明，校正后的红外成像画质良好，在120 K时器件性能无明显降低。

武汉高芯科技有限公司从 2014年开始制备基于 InAs/GaSbII类超晶格的长波红外探测器。在本文中, 报道了像元规模为 640×512, 像元间距为 15.m的长波红外焦平面探测器。在 77 K时, 器件的 50%截止波长为 10.5 .m, 峰值量子效率为 38.6%, 当 F数为 2、积分时间为 0.4 ms时, 测得器件的噪声等效温差为 26.2 mK, 且有效像元率达 99.71%。本文通过分子束外延(molecular beam epitaxy, MBE)技术与成熟的 III-V族芯片技术, 成功地验证了在大于 10 .m的长波波段, 用超晶格代替 HgCdTe实现国产化并大规模量产的可行性。

采用分子束外延工艺方法生长的 InAs/GaSb二类超晶格材料因其独特的能带断带结构, 极大地降低了俄歇复合暗电流, 且其较大的电子有效质量使得隧穿电流进一步降低, 因此超晶格材料成为国内外红外领域研究关注的重点。本文介绍的超晶格中长波双色探测器采用 npn背靠背结构, 阵列规模为 320×256, 像元中心距为 30 .m。其中测得 80 K温度下, -0.1 V偏压工作时中波 50%截止波长为4.5 .m, 0.17 V偏压工作时长波 50%截止波长为 10.5 .m, 对应的峰值量子效率为 45%、33%, 相应的暗电流密度为 5.94×10-7 A/cm2@-0.1 V、1.72×10-4 A/cm2@0.17 V, NETD为 16.6 mK、15.6 mK。

InAs/GaSb II 类超晶格红外探测器因其特殊的能带结构及其自身的材料和器件优势，在红外成像技术上具备极大的应用价值和前景，同时在大面阵长波红外探测器及甚长波红外探测器领域展现出优异的器件性能，并推动世界各国对这一低维半导体研究的持续发展，成为第三代红外探测器技术的最佳选择，并在**建设、医疗、电力、天文学、抗灾方面有着广泛的应用。本文着重介绍了II 类超晶格长波红外探测器器件的制备、焦平面的成像测试以及器件的相关性能。长波探测器器件在77 K条件下10%截止波长为14 μm，峰值量子效率为35%，峰值响应2.6 A/W，峰值探测率接近1×10¹⁰cm·Hz^1/2·W^－1。

报道了集成碲镉汞红外双色焦平面探测芯片光谱特性研究的初步结果.针对HgCdTe红外双色探测原型芯片短波响应光谱偏窄的现象，展开了双色探测芯片光谱特性与结构特性内在关系的理论分析和实验研究，发现了SW响应光谱窄的起因和解决思路，并获得了优化结构的双色探测芯片正常的光谱响应曲线

为了提高碲镉汞红外探测器的性能,对ZnS钝化的碲镉汞光导型探测器进行了氢化处理研究,发现处理效果与氢等离子体密度和ZnS钝化层的厚度密切相关.对于ZnS层厚度固定的器件,通过改变氢等离子体密度发现低等离子体密度条件氢化处理更有利于提高器件的性能,表现在处理后器件响应信号提高且噪声下降,从光谱响应上表现为器件短波方向的响应抬高;对于同样的氢化处理条件,通过改变ZnS钝化层的厚度,发现具有较大厚度ZnS层的器件的氢化效果更好.SIMS测试发现氢化过程中氢离子可以穿过ZnS层到达znS与碲镉汞的界面处,分析认为氢离子对界面态起到了钝化作用,降低了界面态密度,提高了器件的性能.

介绍了叠层双色红外焦平面的发展背景和适用的材料体系,及其在国际上的发展现状,重点论述了叠层双色探测器结构类型及其探测特点,最后介绍了国内碲镉汞叠层双色焦平面的研究进展.报道了基于+_p-P-P-N多层异质结Hg1-xCdxTe材料的叠层中波/短波(256×1)×2红外双色焦平面器件研制及性能.在77 K液氮温度下,红外焦平面探测器的两个波段的截止波长λc分别为2.8μm和3.9μm,中波/短波焦平面的平均单色探测率D*λp分别为1.8×1011 cmHz1/2/W和9.6×1010 cmHz1/2/W.

利用氢等离子体方法研究了氢化处理对碲镉汞光伏型红外探测器性能的影响,发现对ZnS介质层钝化的器件进行氢化处理后,器件的信噪比和零偏电阻有显著的改善.通过采取在氢化过程中进行光刻胶保护的方法,发现氢化作用主要发生在注入区域之外的P区一侧;通过SIMS测试分析发现氢化过程中H离子可以穿过ZnS层到达ZnS与碲镉汞的界面处.分析认为氢离子对ZnS和碲镉汞的界面产生钝化,降低了界面态密度,减弱了P型区的表面漏电,提高了PN结的击穿电压和结电阻,从而改善了器件的性能.