留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

短波红外InGaAs焦平面探测器研究进展

李雪 邵秀梅 李淘 程吉凤 黄张成 黄松垒 杨波 顾溢 马英杰 龚海梅 方家熊

李雪, 邵秀梅, 李淘, 程吉凤, 黄张成, 黄松垒, 杨波, 顾溢, 马英杰, 龚海梅, 方家熊. 短波红外InGaAs焦平面探测器研究进展[J]. 红外与激光工程, 2020, 49(1): 0103006-0103006(8). doi: 10.3788/IRLA202049.0103006
引用本文: 李雪, 邵秀梅, 李淘, 程吉凤, 黄张成, 黄松垒, 杨波, 顾溢, 马英杰, 龚海梅, 方家熊. 短波红外InGaAs焦平面探测器研究进展[J]. 红外与激光工程, 2020, 49(1): 0103006-0103006(8). doi: 10.3788/IRLA202049.0103006
Li Xue, Shao Xiumei, Li Tao, Cheng Jifeng, Huang Zhangcheng, Huang Songlei, Yang bo, Gu Yi, Ma Yingjie, Gong Haimei, Fang Jiaxiong. Developments of short-wave infrared InGaAs focal plane detectors[J]. Infrared and Laser Engineering, 2020, 49(1): 0103006-0103006(8). doi: 10.3788/IRLA202049.0103006
Citation: Li Xue, Shao Xiumei, Li Tao, Cheng Jifeng, Huang Zhangcheng, Huang Songlei, Yang bo, Gu Yi, Ma Yingjie, Gong Haimei, Fang Jiaxiong. Developments of short-wave infrared InGaAs focal plane detectors[J]. Infrared and Laser Engineering, 2020, 49(1): 0103006-0103006(8). doi: 10.3788/IRLA202049.0103006

短波红外InGaAs焦平面探测器研究进展

doi: 10.3788/IRLA202049.0103006
基金项目: 

国家重点基础研究发展计划(2012CB619200)

详细信息
    作者简介:

    李雪(1976-),女,研究员,博士生导师,主要从事红外探测器方面的研究。Email:lixue@mail.sitp.ac

  • 中图分类号: TN215

Developments of short-wave infrared InGaAs focal plane detectors

  • 摘要: 短波红外InGaAs焦平面探测器具有探测率高、均匀性好等优点,在航天遥感、微光夜视、医疗诊断等领域具有广泛应用。近十年来,中国科学院上海技术物理研究所围绕高灵敏度常规波长(0.9~1.7 μm) InGaAs焦平面、延伸波长(1.0~2.5 μm) InGaAs焦平面以及新型多功能InGaAs探测器取得了良好进展。在常规波长InGaAs焦平面方面,从256×1、512×1元等线列向320×256、640×512、4 000×128、1 280×1 024元等多种规格面阵方面发展,室温暗电流密度优于5 nA/cm2,室温峰值探测率优于5×1012 cm·Hz1/2/W。在延伸波长InGaAs探测器方面,发展了高光谱高帧频1 024×256、1 024×512元焦平面,暗电流密度优于10 nA/cm2和峰值探测率优于5×1011 cm·Hz1/2/W@200 K。在新型多功能InGaAs探测器方面,发展了一种可见近红外响应的InGaAs探测器,通过具有阻挡层结构的新型外延材料和片上集成微纳陷光结构,实现0.4~1.7 μm宽谱段响应,研制的320×256、640×512焦平面组件的量子效率达到40%@0.5 m、80%@0.8 m、90%@1.55 m;发展了片上集成亚波长金属光栅的InGaAs偏振探测器,其在0 °、45 °、90 °、135 °的消光比优于20:1。
  • [1] MacDougal Michael, Hood Andrew, Geske Jon, et al. InGaAs focal plane arrays for low light level SWIR imaging[C]//Proceedings of SPIE, 2011, 8012:801221.
    [2] Battaglia J, Blessinger M, Enriquez M, et al. An uncooled 1280×1024 InGaAs focal plane array for small platform, shortwave infrared imaging[C]//Proceedings of SPIE, 2009, 7298:72983C1-8.
    [3] Rouvié A, Huet O, Hanmard S, et al. SWIR InGaAs focal plane arrays in France[C]//Proceedingsof SPIE, 2013, 8704:870403.
    [4] RouviéA, Coussement J, Huet O, et al. InGaAs focal plane array developments and perspectives[C]//Proceedings of SPIE, 2014, 9249:92490Z.
    [5] Li Xue, Huang Songlei, Chen Yu, et al. Noise characteristics of short wavelength infrared InGaAs linear focal plane arrays[J]. Journal of Applied Physics, 2012, 112(6):1-5.
    [6] Shi M, Tang H J, Shao X M, et al. Interface property of silicon nitride films grown by ICPCVD and PECVD on In0.82Al0.18As[J]. Infrared Physics and Technology, 2015, 71:384-388.
    [7] Huang Xing, Li Xue, Shi Ming, et al. The 1/f noise characteristics of In0.83Ga0.17As photodiodes with SiNx passivation films fabricated by two different techniques[J]. Infrared Physics & Technology, 2014, 67:596-599.
    [8] Gong Haimei, Li Xue, Shao Xiumei, et al. Developments of high performance short-wave infrared InGaAs focal plane detectors[J]. Infrared Technology, 2016, 38(8):629-635.(in Chinese)
    [9] Xue Li, Gong Haimei, Jiaxiong Fang, et al. The development of InGaAs short wavelength infrared focal plane arrayswith high performance[J]. Infrared Physics & Technology, 2017, 80:112-119.
    [10] Massies J, Rochette J, Delescluse P, et al. High-mobility Ga0.47In0.53As thin epitaxial layers grown by MBE, very closely lattice-matched to InP[J]. Electronics Letters, 1982, 18(18):758-760.
    [11] Cheng K Y, Cho A Y, Wagner W R. Tin doping in Ga0.47In0.53As and Al0.48In0.52As grown by molecular-beam epitaxy[J]. Journal of Applied Physics, 1981, 52:6328.
    [12] Razeghi M, Poisson M A, Larivain J P, et al. Low pressure metalorganic chemical vapor deposition of InP and related compounds[J]. Journal of Electronic Materials, 1983, 12(2):371-395.
    [13] Lee T P, Burrus C A, Cho A Y. Zn-diffused back-illuminated p-i-n photodiodes in InGaAs/InP grown by molecular-beam epitaxy[J]. Applied Physics Letters, 1980, 37:730.
    [14] Lee W, Fonstad C G. The growth of high mobility InGaAs and InAlAs layers by molecular beam epitaxy[J]. Journal of Vacuum Science and Technology B, 1980, 4:536.
    [15] Jin X, Pinsukanjana P, Pepper J, et al. Ultra low background InGaAs Epi-layer on InP for PIN applications by production MBE[C]//16th IPRM 2004 International Conference on Indium Phosphide and Related Materials, 2004:48-51.
    [16] Claxton P A, Roberts J S, David J P R, et al. Growth and characterisation of quantum wells and selectively doped heterostructures of InP/Ga0.47In0.53As grown by solid source MBE[J]. Journal of Crystal Growth, 1987, 81(1-4):288-295.
    [17] Thrush E J, Cureton C G, Briggs A T R. MOCVD grown InP/InGaAs structures for optical receivers[J]. Journal of Crystal Growth, 1988, 93(1-4):870-876.
    [18] Zhang Y G, Gu Y, Chen P P, et al. Composition uniformity characterization and improvement of AlGaAs/GaAs grown by molecular beam epitaxy[J]. Materials Science in Semiconductor Processing, 2018, 79:107-112.
    [19] Yu Chunlei, Li Xue, Yang Bo, et al. Noise characteristics analysis of short wave infrared InGaAs focal plane arrays[J]. Infrared Physics & Technology, 2017, 85:74-80.
    [20] Wan Luhong, Cao Gaoqi, Shao Xiumei, et al. High performance In0.83Ga0.17As SWIR photodiode passivated by Al2O3/SiNx stacks with low-stress SiNx films[J].Journal of Applied Physics, 2019, 126:033101.
    [21] Duo Sun, Tao Li, Bo Yang, et al. Research on polarization performance of InGaAs focal plane array integrated with superpixel-structured subwavelength grating[J]. Optics Express, 2019, 27(7):9447-9458.
  • [1] 张武康, 陈洪雷, 丁瑞军.  具有背景抑制功能的长波红外读出电路 . 红外与激光工程, 2021, 50(2): 20200266-1-20200266-10. doi: 10.3788/IRLA20200266
    [2] 覃钢, 吉凤强, 夏丽昆, 陈卫业, 李东升, 孔金丞, 李艳辉, 郭建华, 袁绶章.  碲镉汞高工作温度红外探测器 . 红外与激光工程, 2021, 50(4): 20200328-1-20200328-11. doi: 10.3788/IRLA20200328
    [3] 王志铭, 周东, 郭旗, 李豫东, 文林, 马林东, 张翔, 蔡毓龙, 刘炳凯.  γ辐照导致中波碲镉汞光伏器件暗电流退化的机理研究 . 红外与激光工程, 2019, 48(9): 916001-0916001(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0916001
    [4] 于磊, 陈素娟, 陈结祥, 薛辉.  精准农业观测高数值孔径短波红外成像光谱仪光学系统 . 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1218007-1218007(7). doi: 10.3788/IRLA201847.1218007
    [5] 李潇, 石柱, 代千, 覃文治, 寇先果, 袁鎏, 刘期斌, 黄海华.  64×64 InGaAs/InP三维成像激光焦平面探测器 . 红外与激光工程, 2018, 47(8): 806004-0806004(5). doi: 10.3788/IRLA201847.0806004
    [6] 葛张峰, 余晨辉, 陈鸣, 李林, 许金通.  AlGaN日盲紫外雪崩光电探测器暗电流研究 . 红外与激光工程, 2018, 47(9): 920003-0920003(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0920003
    [7] 邓洪海, 杨波, 邵海宝, 王志亮, 黄静, 李雪, 龚海梅.  正照射延伸波长In0.8Ga0.2As红外焦平面探测器 . 红外与激光工程, 2018, 47(5): 504004-0504004(5). doi: 10.3788/IRLA201847.0504004
    [8] 邹梅, 陈楠, 姚立斌.  包含交流耦合CTIA与数字CDS的CMOS图像传感器设计 . 红外与激光工程, 2017, 46(1): 120002-0120002(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0120002
    [9] 李慧梅, 胡晓斌, 白霖, 李晓敏, 于海龙, 徐云, 宋国峰.  In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As雪崩光电二极管的数值模拟研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(5): 520005-0520005(4). doi: 10.3788/IRLA201645.0520005
    [10] 骆冬根, 邹鹏, 陈迪虎, 王羿, 洪津.  伽马射线辐照对硅光电二极管性能的影响 . 红外与激光工程, 2016, 45(3): 320001-0320001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0320001
    [11] 张达, 李巍.  高集成度多光谱TDI CCD焦平面系统 . 红外与激光工程, 2016, 45(10): 1018006-1018006(6). doi: 10.3788/IRLA201645.1018006
    [12] 孙剑峰, 姜鹏, 张秀川, 周鑫, 付宏明, 高新江, 王骐.  32×32面阵InGaAs Gm-APD激光主动成像实验 . 红外与激光工程, 2016, 45(12): 1206006-1206006(5). doi: 10.3788/IRLA201645.1206006
    [13] 李平, 李淘, 邓双燕, 李雪, 邵秀梅, 唐恒敬, 龚海梅.  不同退火处理的台面型In0.83Ga0.17As pin光电二极管暗电流分析 . 红外与激光工程, 2016, 45(5): 520002-0520002(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0520002
    [14] 胡亚东, 胡巧云, 孙斌, 王羿, 洪津.  暗电流对短波红外偏振测量精度的影响 . 红外与激光工程, 2015, 44(8): 2375-2381.
    [15] 刘福浩, 许金通, 王玲, 王荣阳, 李向阳.  GaN基雪崩光电二极管及其研究进展 . 红外与激光工程, 2014, 43(4): 1215-1221.
    [16] 刘晓艳, 王明甲, 郭方敏.  新原理光电探测阵列的微光响应测试研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(8): 2546-2551.
    [17] 张达.  模块化机载可见近红外焦平面系统 . 红外与激光工程, 2014, 43(8): 2471-2476.
    [18] 侯治锦, 司俊杰, 王巍, 吕衍秋, 王锦春, 陈湘伟.  光导PbS 焦平面探测器制备中负载电阻的选取 . 红外与激光工程, 2014, 43(9): 2793-2797.
    [19] 张国青, 刘丽娜, 朱长军.  采用多像素光子计数器的探测率与虚警率 . 红外与激光工程, 2013, 42(7): 1819-1824.
    [20] 金巨鹏, 刘丹, 王建新, 吴云, 曹菊英, 曹妩媚, 林春.  320×256 GaAs/AlGaAs长波红外量子阱焦平面探测器 . 红外与激光工程, 2012, 41(4): 833-837.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  1119
  • HTML全文浏览量:  287
  • PDF下载量:  166
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2019-10-11
  • 修回日期:  2019-11-21

短波红外InGaAs焦平面探测器研究进展

doi: 10.3788/IRLA202049.0103006
    作者简介:

    李雪(1976-),女,研究员,博士生导师,主要从事红外探测器方面的研究。Email:lixue@mail.sitp.ac

基金项目:

国家重点基础研究发展计划(2012CB619200)

  • 中图分类号: TN215

摘要: 短波红外InGaAs焦平面探测器具有探测率高、均匀性好等优点,在航天遥感、微光夜视、医疗诊断等领域具有广泛应用。近十年来,中国科学院上海技术物理研究所围绕高灵敏度常规波长(0.9~1.7 μm) InGaAs焦平面、延伸波长(1.0~2.5 μm) InGaAs焦平面以及新型多功能InGaAs探测器取得了良好进展。在常规波长InGaAs焦平面方面,从256×1、512×1元等线列向320×256、640×512、4 000×128、1 280×1 024元等多种规格面阵方面发展,室温暗电流密度优于5 nA/cm2,室温峰值探测率优于5×1012 cm·Hz1/2/W。在延伸波长InGaAs探测器方面,发展了高光谱高帧频1 024×256、1 024×512元焦平面,暗电流密度优于10 nA/cm2和峰值探测率优于5×1011 cm·Hz1/2/W@200 K。在新型多功能InGaAs探测器方面,发展了一种可见近红外响应的InGaAs探测器,通过具有阻挡层结构的新型外延材料和片上集成微纳陷光结构,实现0.4~1.7 μm宽谱段响应,研制的320×256、640×512焦平面组件的量子效率达到40%@0.5 m、80%@0.8 m、90%@1.55 m;发展了片上集成亚波长金属光栅的InGaAs偏振探测器,其在0 °、45 °、90 °、135 °的消光比优于20:1。

English Abstract

参考文献 (21)

目录

    /

    返回文章
    返回