在（211）B碲锌镉衬底上，采用分子束外延生长制备了PPP型中长双色碲镉汞材料，通过台面孔刻蚀、侧壁钝化等工艺，实现中长双色640×512 红外焦平面探测器组件研制。中长双色碲镉汞材料测试结果表明，表面宏观缺陷（2~10 μm）密度统计分布约773 cm-2，同时对材料进行了XRD双晶衍射半峰宽（FWHM）测试和位错腐蚀坑（EPD）统计，XRD测试FWHM约31.9 arcsec，EPD统计值约为5×105cm-2；双色器件芯片台面刻蚀深度达到8 μm以上，深宽比达到1∶1以上，侧壁覆盖率达到72.5%。中长双色红外焦平面组件测试结果表明，中波波长响应范围为3.6~5.0 μm，长波波长响应范围为7.4~9.7 μm，中波向长波的串音为0.9 %，长波向中波的串音为3.1 %，中波平均峰值探测率达到3.31×1011 cm·Hz1/2/W，NETD为17.7 mK；长波平均峰值探测率达到6.52×1010 cm·Hz1/2/W，NETD为32.8 mK；中波有效像元率达到99.46%，长波有效像元率达到98.19 %，初步实现中长双色红外焦平面组件研制。
中长双色 碲镉汞 分子束外延 等离子体刻蚀 串音 MW/LW dual-band HgCdTe molecular beam epitaxy（MBE） plasma etch cross-talk
分子束外延碲镉汞技术是制备第三代红外焦平面探测器的重要手段，基于异质衬底的碲镉汞材料具有尺寸大、成本低、与常规半导体设备兼容等优点，是目前低成本高性能红外探测器发展中的研究重点。对异质衬底上碲镉汞薄膜位错密度随厚度的变化规律进行了建模计算，结果显示 .～1/h模型与实验结果吻合度好，异质衬底上原生碲镉汞薄膜受位错反应半径制约，其位错密度无法降低至 5×10 6 cm -2以下，难以满足长波、甚长波器件的应用需求。为了有效降低异质外延的碲镉汞材料位错密度，近年来出现了循环退火、位错阻挡和台面位错吸除等位错抑制技术，本文介绍了各技术的原理及进展，分析了后续发展趋势及重点。循环退火和位错阻挡技术突破难度大，发展潜力小，难以将碲镉汞位错密度控制在 5×105 cm -2以内。台面位错吸除技术目前已经显示出了巨大的发展潜力和价值，后续与芯片工艺融合后，有望大幅促进低成本长波、中长波、甚长波器件的发展。
碲镉汞 异质衬底 位错抑制 循环退火 位错阻挡 台面位错吸除 HgCdTe, alternative substrates, dislocation reduct
红外与激光工程
2022, 51(4): 20210399
本文系统地介绍了国内外研究机构对超晶格界面进行研究时采用的测试分析手段。其中, 通过拉曼光谱、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)、扫描隧道显微镜(STM)、二次离子质谱(SIMS)、 X射线光电子能谱(XPS)等测试方法可以对 InAs/GaSb II类超晶格材料界面类型、界面粗糙度、陡峭性等特性进行测试分析, 从而评估超晶格界面质量。光致发光谱(PL谱)、高分辨率 X射线衍射(HRXRD)、霍尔测试、吸收光谱等测试方法则可以研究超晶格界面质量对超晶格材料能带、晶体质量、光学性质的影响。
InAs/GaSb II类超晶格 InSb-like界面 GaAs-like界面 陡峭性 InAs/GaSb type-II superlattice, InSb-like interfac
本文系统地介绍. MBE外延生长 InAs/GaSb II类超晶格材料的界面控制方法，主要包括生长中断法、表面迁移增强法、V族元素浸润法和体材料生长法。短波(中波)InAs/GaSb超晶格材料界面采用混合(mixed-like)界面，控制方法以生长中断法为主；长波(甚长波)超晶格材料界面采用 InSb-like界面，控制方法采用表面迁移增强法(migration-enhanced epitaxy, MEE)或 Sb soak法及体材料生长相结合。讨论分析. InAs/GaSb超晶格材料界面类型选择的依据，简述了界面控制具体实施理论，以及相关研究机构对于不同红外探测波段的超晶格材料界面类型及控制方法的选择。通过界面结构外延生长工艺设计即在界面控制方法的基础上进行快门顺序实验设计，有效地提高界面层的应力补偿效果，这对于长波、甚长波及双色(甚至多色)超晶格材料的晶体质量优化和器件性能提升具有重要意义。
InAs/GaSb II类超晶格 InSb-like界面 GaAs-like界面 生长中断法 InAs/GaSb type II superlattice, InSb-like interfac MEE
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春30033
2 长春长光格瑞光电技术有限公司，吉林长春13010
3 长春国科医工科技发展有限公司，吉林长春10102
为了实现超宽谱段与高分辨率特点兼具的中阶梯光栅光谱仪系统，提出了一种光路结构设计，并针对其深紫外波段的有效探测方法进行了研究及验证。该光路结构结合准Littrow结构与C-T结构的优势，保证了色散光路具备高衍射效率，同时很好地抑制了杂散光。在有限可选光学材料下，采用多重评价优化方式获得中阶梯光栅光谱仪的光学结构参数。通过加入由球透镜及柱透镜组成的校正结构，有效地校正了像差，提高了光谱分辨率。最后，针对深紫外波段探测的解决方案进行模态分析，验证了所设计方案的可行性。最终在160~1 000 nm的超宽波段范围内，成像光斑的RMS值优于12.1 µm，在257.61 nm处的光谱分辨率优于0.009 nm，能够满足超宽谱段、高分辨率检测系统的色散分光需求。
光学设计 中阶梯光栅光谱仪 超宽谱段 高分辨率 optical design echelle spectrometer ultra-wide wavelength range high resolution
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
高光谱成像(HSI)是一种新兴的快速、 安全的现代医学检测技术。 将自行研制的高光谱成像仪与显微镜相结合, 对人源脑胶质瘤小鼠和H&E染色病理切片进行成像光谱研究。 通过对脑胶质瘤与正常脑组织的高光谱数据进行分析和处理, 获取二者之间的光谱差异以实现对脑胶质瘤与正常脑组织的区分。 实验结果表明, 无论是病理切片还是在体脑组织数据, 脑胶质瘤与正常脑组织反射光谱中特定光谱范围内的反射率均存在一定差异, 可据此对二者进行区分, 为今后临床实验与脑胶质瘤术中辅助诊断提供依据和参考。
高光谱成像 反射光谱 脑胶质瘤 Hyperspectral imaging Reflectance spectrum Glioma 光谱学与光谱分析
2020, 40(12): 3784
碲镉汞(MCT)自从问世以来一直是高端红外(IR)探测器领域的首选材料，分子束外延碲镉汞技术具有低成本异质外延、材料能带精准调控、原位成结等优势，是第三代红外焦平面陈列(FPA)器件研制的重要手段。本文报道了昆明物理研究所分子束外延（MBE）MCT薄膜技术进展，包括材料结构、晶体质量、表面缺陷、材料均匀性、掺杂浓度等参数优化控制的研究结果。异质衬底、碲锌镉衬底上MCT薄膜尺寸分别为4英寸(10.16 cm)及2.5 cm×2.5 cm，材料EPD值分别在1×106 cm-2附近及(3~30)×104 cm-2范围，表面宏观缺陷密度分别在30 cm-2附近及100~300 cm-2范围，薄膜质量与国内外先进水平相当。采用分子束外延MCT薄膜实现了2 048×2 048中波红外（MWIR）、2 048×2 048短波甚高分辨率红外（SWIR）焦平面、640×512中短双色红外（S-MWIR）、320×256中中双色红外（M-MWIR）FPA探测器的研制和验证。
分子束外延 碲镉汞 碲锌镉衬底 异质衬底 红外探测器 molecular beam epitaxy（MBE） HgCdTe CdZnTe substrate alternative substrate IR dector
“燕尾”状缺陷是异质外延碲镉汞薄膜中一种形状、朝向统一的典型缺陷，本文对“燕尾”状缺陷的表面形貌、结构及形成机理进行了表征及研究。结果表明，在碲镉汞薄膜表面，“燕尾”状缺陷以两条凸起的“燕尾”边为特征形貌。在碲镉汞薄膜中，“燕尾”状缺陷为倒金字塔结构，由
![]()
![]()
、
![]()
![]()
四个底面与（211）表面围成。“燕尾”状缺陷为（552）A孪晶缺陷，（552）A孪晶与（211）A基体间不同的生长速率导致了缺陷的形成。碲镉汞晶体中12个滑移系统间不同的Schmid因子决定了（552）A孪晶成核生长于
![]()
![]()
和
![]()
![]()
面，也决定了“燕尾”状缺陷的表面形貌及结构。
