红外与激光工程
2021, 50(3): 20200177
随着航天技术对更大视场、更高分辨率的需求，线列红外探测器规模越来越大，传统的制冷机与红外探测器单点耦合方式，已经无法满足超长线列红外探测器芯片温度均匀性的要求。结合国内外多家研究单位的设计及试验情况，对各类柔性冷链进行了对比分析，从热学性能及力学性能出发，总结了各类柔性冷链设计的特点及其适用性。
超长线列红外探测器 制冷机 耦合 柔性冷链 long linear infrared detector, cryocooler, couplin
采用不同工艺生长了CdTe/ZnS复合钝化层, 制备了相应的长波HgCdTe栅控二极管器件并进行了不同条件下I-V测试分析.结果表明, 标准工艺制备的器件界面存在较高面密度极性为正的固定电荷, 在较高的反偏下形成较大的表面沟道漏电流, 对器件性能具有重要的影响.通过钝化膜生长工艺的改进有效减小了器件界面固定电荷面密度, 使HgCdTe表面从弱反型状态逐渐向平带状态转变, 表面效应得到有效抑制, 器件反向特性获得显著改善.此外, 基于最优的工艺条件制备的器件界面态陷阱数量得到大幅降低, 器件稳定性增强；同时器件R0A随栅压未发生明显地变化.
长波碲镉汞 表面钝化 栅控二极管 LW HgCdTe surface passivation gate-controlled diode I-V I-V R0A R0A
采用CdTe/ZnS复合钝化技术对长波HgCdTe薄膜进行表面钝化, 并对钝化膜生长工艺进行了改进。采用不同钝化工艺分别制备了MIS器件和二极管器件, 并进行了SEM、C-V和I-V表征分析, 研究了HgCdTe/钝化层之间的界面特性及其对器件性能的影响。结果表明, 钝化工艺改进后所生长的CdTe薄膜更为致密且无大的孔洞, CdTe/HgCdTe界面晶格结构有序度获得改善; 采用改进的钝化工艺制备的MIS器件C-V测试曲线呈现高频特性, 界面固定电荷面密度从改进前的1.67×1011 cm-2下降至5.69×1010 cm-2; 采用常规钝化工艺制备的二极管器件在较高反向偏压下出现较大的表面沟道漏电流, 新工艺制备的器件表面漏电现象获得了有效抑制。
长波碲镉汞 表面钝化 LW HgCdTe surface passivation SEM SEM C-V C-V I-V I-V 红外与激光工程
2016, 45(9): 0904001
采用不同钝化工艺制备了一系列具有不同P/A比的变面积光电二极管器件.在77～147 K温度范围对器件R0A和1 000/T关系进行了分析,结果表明在该温度区间器件暗电流主要以扩散电流占主导.对器件的R0A分布进行了研究,77 K下HgCdTe薄膜内的体缺陷及非均匀性对器件性能产生了重要的影响；127 K下由于体扩散电流增加,缺陷对器件的作用显著弱化.77 K和127 K下器件R0A随P/A比增大而减小,表明表面效应对器件具有重要的影响.基于Vishnu Gopal模型对器件1/R0A值和P/A关系进行了拟合分析,证实了器件存在较大的表面漏电现象,且通过表面钝化工艺的改进,有效减小了表面效应对器件性能的影响.
长波碲镉汞 变面积二极管 表面钝化 LW HgCdTe variable-area diode surface passivation R0A ROA P/A P/A
杜瓦真空失效造成光电转换探测系统的核心部件故障，依据真空物理稀薄气体理论，分析探讨了真空失效考核方法。检测组件在工作状态下的降温时间是否符合用户要求，是确认真空失效最直接有效的方法。制冷机额定制冷功率与杜瓦最大无功功率之差，即设计允许最大热负载增加量。在特定时间区间内，利用液氮蒸发原理测量热负载增加量，达到扩展不确定度30 mW(k=3)时，可以认为杜瓦真空有用寿命不符合用户要求。用户定制15年真空有用寿命，则要求杜瓦漏气速率小于5×10-15 Pa?m3/s，真空失效的气体压力大于1×10-2 Pa。
红外焦平面 杜瓦真空失效 热负载 降温时间 可靠性 IR FPA Dewar vacuum failure heat load cooling down time reliability 红外与激光工程
2015, 44(10): 2874
HgCdTe表面/界面特性对器件性能具有重要的影响, 表面 /界面的状态主要依赖于表面处理和钝化工艺。采用 Br2/CH3OH腐蚀液对液相外延( LPE)生长的中波 HgCdTe薄膜进行表面处理后, 使用 CdTe/ZnS复合钝化技术进行表面钝化, 制备了相应的 MIS器件并进行器件 C-V测试。结果表明, HgCdTe/钝化层界面固定电荷极性为正, 面密度为 2.1×1011 cm-2, 最低快界面态密度为 1.43×1011 cm-2·eV-1, 在 10 V栅压极值下慢界面态密度为 4.75×1011 cm-2, 较低的快界面态密度体现出了 CdTe/ZnS复合钝化技术的优越性。
中波碲镉汞 表面钝化 MIS器件 MW HgCdTe surface passivation MIS device C-V C-V
1 昆明物理研究所，云南 昆明 650223
2 浙江大学光电工程学院，浙江 杭州 310013
从光学设计的角度出发，介绍了冷屏杂散辐射抑制的基本原理。基于几何光学的基本原理，应用ASAP 软件的计算机仿真模拟手段进行实际的光学系统建模，在现有冷屏设计的基础上，仿真具有不同挡光环个数和不同开孔形状的挡光环的冷屏，分析筛选杂散辐射抑制效果最好的冷屏，在尽量减轻重量、减小体积的前提下，获得尽可能好的消杂散辐射效果。
红外焦平面 杜瓦冷屏 杂散辐射抑制 挡光环 IRFPA cold field of dewar stray radiation suppression baffle ASAP ASAP
采用液相外延（LPE）生长的中波HgCdTe 薄膜，基于B 离子注入n-on-p 平面结技术，制备了LBIC 测试结构和I-V 测试芯片并进行了相应的测试和分析。LBIC 测试结果表明，HgCdTe pn 结实际结区尺寸扩展4～5 μm，这主要与光刻、B 离子注入以及注入后低温退火等器件工艺有关。二极管器件C-V 和I-V 特性研究表明，所制备的HgCdTe pn 结不是突变结也不是线性缓变结。中波HgCdTe 二极管器件最高动态阻抗大于30 GΩ，器件优值R0A 高达1.21×105 Ωcm2，表现出较好的器件性能。
中波碲镉汞 光电二极管 pn 结 MW HgCdTe photodiode pn junction LBIC LBIC
通过对 A版(初减薄)和 B版(终减薄)中波 320×256碲镉汞红外焦平面探测器组件进行可靠性试验, 并对其试验后的光电特性进行比较, 最终给出 B版焦平面探测器组件工作寿命的初步评价。
背减薄 焦平面探测器 工作寿命 back-thining IRFPA work life
