第1章 緒論(1)
1.1 紅外輻射與紅外探測(1)
1.2 紅外探測器的發(fā)展歷程(5)
1.3 紅外探測技術(shù)的重要地位(7)
1.4 應用需求激勵和關(guān)鍵技術(shù)突破促進紅外成像探測器不斷發(fā)展(9)
參考文獻(10)
第2章 紅外光子探測器原理(12)
2.1 半導體的光吸收(12)
2.2 半導體中少數(shù)載流子壽命和擴散長度(16)
2.3 紅外探測器的特性參數(shù)(18)
2.3.1 響應率(19)
2.3.2 噪聲(20)
2.3.3 噪聲等效功率(22)
2.3.4 探測率(22)
2.3.5 響應時間(24)
2.3.6 量子效率(24)
2.3.7 其他參數(shù)(25)
2.4 紅外探測器的噪聲機構(gòu)(27)
2.4.1 熱噪聲(27)
2.4.2 散粒噪聲(28)
2.4.3 溫度噪聲(31)
2.4.4 噪聲(32)
2.4.5 隨機電報信號噪聲(32)
2.5 光電導型紅外探測器理論(33)
2.5.1 半導體的光電導效應(33)
2.5.2 光電導型探測器的性能(34)
2.5.3 實際使用條件(39)
2.5.4 雜質(zhì)光電導紅外探測器(40)
2.6 光生伏特型紅外探測器理論(42)
2.6.1 半導體的光生伏特效應(42)
2.6.2 光生伏特型紅外探測器基本結(jié)構(gòu)(46)
2.6.3 量子效率和噪聲(47)
2.6.4 載流子復合機構(gòu)和少子壽命(52)
2.6.5 光伏紅外探測器的電流機構(gòu)和優(yōu)值因子(55)
2.6.6 光伏紅外探測器的實際使用條件(58)
2.7 紅外光子探測器背景限性能和工作溫度(60)
2.7.1 背景限性能(60)
2.7.2 低溫工作的必要性(61)
2.8 光電導和光生伏特探測器性能特點比較(62)
參考文獻(63)
第3章 紅外焦平面陣列概論(65)
3.1 從掃描成像到凝視成像(65)
3.1.1 紅外成像的對比度要求(65)
3.1.2 單元探測器光學機械掃描成像原理和性能描述(65)
3.1.3 凝視陣列成像(67)
3.1.4 光機掃描成像和凝視陣列成像的限制性因素(68)
3.2 紅外焦平面陣列的結(jié)構(gòu)及成像原理(69)
3.2.1 單片焦平面器件和混成焦平面器件(70)
3.2.2 用于焦平面陣列的探測器類型(72)
3.2.3 焦平面陣列成像原理簡述(73)
3.2.4 凝視焦平面和掃描焦平面(74)
3.3 紅外焦平面陣列特性參數(shù)(75)
3.4 紅外焦平面陣列的信號讀出(79)
3.4.1 電壓讀出和電流讀出(79)
3.4.2 交流信號讀出和直流信號讀出(80)
3.4.3 紅外焦平面讀出電路的基本結(jié)構(gòu)(80)
3.4.4 紅外焦平面讀出電路的其他功能單元(92)
3.4.5 讀出電路的噪聲(96)
3.5 紅外焦平面陣列的熱靈敏度表征(102)
3.5.1 表征紅外焦平面陣列熱靈敏度的特性參數(shù)(102)
3.5.2 紅外成像系統(tǒng)和紅外焦平面陣列NEΔT表達式的導出(104)
3.5.3 基于光子通量計數(shù)的NEΔT公式(107)
3.5.4 各種性能限制條件下的NEΔT表達式(109)
3.5.5 實際例子(111)
3.5.6 HgCdTe陣列和QWIP陣列讀出電路限制NEΔT的比較(114)
3.5.7 實驗室測量方法(115)
3.5.8 直觀的估計方法(116)
3.5.9 最小可分辨溫差概念(120)
3.5.10 紅外焦平面陣列靈敏度的其他表示方式(122)
3.6 紅外焦平面陣列成像空間分辨率(124)
3.6.1 簡單紅外成像系統(tǒng)的光路(124)
3.6.2 紅外系統(tǒng)成像空間分辨率(125)
3.6.3 調(diào)制傳遞函數(shù)(126)
3.6.4 Fλd參數(shù)空間(129)
3.6.5 減小探測器光敏面尺寸的好處(131)
3.6.6 減小探測器尺寸的工藝技術(shù)困難(134)
3.6.7 用HDVIP技術(shù)制備的5μm陣列(135)
3.6.8 空間過采樣概念及亞衍射限像元前景(137)
3.6.9 焦平面陣列像元的最佳尺寸(138)
3.6.10 探測器像元相關(guān)MTF的測量(140)
3.7 紅外焦平面陣列性能非均勻性問題(142)
3.7.1 影響紅外焦平面陣列性能均勻性的因素(142)
3.7.2 焦平面陣列非均勻性的表示方法(145)
3.7.3 非均勻性對凝視紅外焦平面靈敏度和熱成像的影響(147)
3.7.4 焦平面陣列非均勻性校正方法(149)
3.7.5 當前商品紅外焦平面陣列非均勻性實際水平(152)
3.8 紅外焦平面陣列的響應速度(153)
3.8.1 焦平面陣列成像的幀頻(153)
3.8.2 關(guān)于D*公式中Δf的取值問題(155)
參考文獻(157)
第4章 InSb紅外探測器陣列(163)
4.1 InSb單晶材料的性質(zhì)(163)
4.1.1 InSb單晶的冶金學與機械性質(zhì)(163)
4.1.2 InSb單晶的電學與光學性質(zhì)(165)
4.1.3 商品InSb單晶片的技術(shù)參數(shù)(169)
4.2 InSb光伏探測器(170)
4.2.1 InSb光伏探測器的制備技術(shù)(170)
4.2.2 InSb光伏探測器的電流機構(gòu)(172)
4.2.3 InSb光伏探測器性能(177)
4.3 InSb 紅外焦平面陣列的制備(179)
4.3.1 工藝技術(shù)路線(179)
4.3.2 InSb二極管陣列和讀出結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(180)
4.3.3 臺面結(jié)構(gòu)和平面結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(186)
4.4 InSb紅外焦平面陣列性能與應用(186)
4.4.1 戰(zhàn)術(shù)應用InSb焦平面陣列(186)
4.4.2 空間和戰(zhàn)略應用InSb焦平面陣列(189)
4.5 InSb焦平面陣列制備的替代技術(shù)路線(191)
4.6 勢壘InSb焦平面陣列(193)
4.6.1 AlInSbInSb焦平面陣列(193)
4.6.2 AlAsSb/InAsSb勢壘二極管(194)
4.6.3 AlInSb�睮nSb光伏串(195)
參考文獻(196)
第5章 Hg1-xCdxTe紅外探測器(200)
5.1 碲鎘汞(Hg1-xCdxTe)概述(200)
5.2 Hg1-xCdxTe材料的性質(zhì)(202)
5.2.1 Hg1-xCdxTe組分在材料基本的物理化學性質(zhì)中的重要性表現(xiàn)(202)
5.2.2 Hg1-xCdxTe的光學性質(zhì)(205)
5.2.3 Hg1-xCdxTe基本電學性質(zhì)(207)
5.3 航天應用Hg1-xCdxTe光電導探測器(210)
5.3.1 碲鎘汞光電導探測器的基本設(shè)計考慮的問題(211)
5.3.2 Hg1-xCdxTe光電導探測器的響應光譜形狀的深入理解和優(yōu)化設(shè)計技術(shù)(215)
5.3.3 航天Hg1-xCdxTe光電導探測器芯片照片和性能參數(shù)(219)
5.4 Hg1-xCdxTe光伏探測器(221)
5.4.1 Hg1-xCdxTe光伏探測器的制備技術(shù)(223)
5.4.2 關(guān)于Hg1-xCdxTe光伏探測器的結(jié)構(gòu)(234)
5.4.3 關(guān)于臺面結(jié)和平面結(jié)？環(huán)孔結(jié)的討論(238)
5.5 多色碲鎘汞紅外焦平面探測器(239)
5.6 Hg1-xCdxTe 雪崩光電二極管(241)
5.7 Hg1-xCdxTe高工作溫度的紅外探測器(243)
5.8 碲鎘汞紅外焦平面探測器在航天中的應用(245)
參考文獻(247)
第6章 InGaAs和Si∶X紅外焦平面陣列(252)
6.1 InGaAs紅外焦平面陣列(252)
6.1.1 InGaAs材料性質(zhì)(252)
6.1.2 InGaAs光子探測器(254)
6.1.3 NIRSWIR InGaAs焦平面陣列(261)
6.2 非本征硅和鍺焦平面陣列(264)
6.2.1 探測器(264)
6.2.2 阻擋雜質(zhì)帶光電導探測器原理(265)
6.2.3 焦平面陣列(268)
6.2.4 航天應用低背景和高背景焦平面陣列簡介(272)
6.2.5 焦平面陣列(275)
參考文獻(276)
第7章 量子阱和超晶格紅外探測器陣列(279)
7.1 QWIP光電探測器陣列(279)
7.1.1 GaAsAlGaAs量子阱光電探測器工作原理(279)
7.1.2 QWIP的制作和性能(288)
7.1.3 QWIP 成像焦平面陣列的熱靈敏度(292)
7.1.4 兆元級MWIR和LWIR QWIP FPA簡介(293)
7.1.5 雙波段(中波/長波)QWIP FPA(295)
7.1.6 QWIP FPA的航天應用舉例(297)
7.2 InAs/GaSb Ⅱ類超晶格探測器(298)
7.2.1 InAs/GaSb Ⅱ類超晶格的能帶結(jié)構(gòu)特點(298)
7.2.2 InAs/GaSb Ⅱ類超晶格探測器(300)
7.2.3 InAs/GaSb Ⅱ類超晶格探測器的暗電流(303)
7.2.4 InAs/GaSb Ⅱ類超晶格焦平面陣列(306)
參考文獻(308)
第8章 紅外焦平面陣列若干關(guān)鍵制造技術(shù)(313)
8.1 銦柱互連技術(shù)(313)
8.1.1 高密度銦柱陣列制備工藝(314)
8.1.2 互連技術(shù)(317)
8.1.3 三維互連(323)
8.2 焦平面陣列芯片減薄(325)
8.2.1 紅外焦平面陣列芯片(襯底)減薄的目的和作用(325)
8.2.2 焦平面芯片的CMP加工(328)
8.2.3 焦平面芯片的金剛石車削加工(331)
8.3 航天紅外焦平面組件結(jié)構(gòu)和可靠性組裝(333)
8.3.1 冷卻型紅外探測器組件的一般結(jié)構(gòu)(333)
8.3.2 軍用紅外探測器組件(337)
8.3.3 航天紅外探測器組件結(jié)構(gòu)(341)
8.3.4 航天紅外焦平面陣列的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和封裝可靠性(343)
參考文獻(351)
第9章 紅外探測器的數(shù)值仿真(356)
9.1 數(shù)值仿真概述(356)
9.2 光電子器件數(shù)值仿真的基本原理和方法(359)
9.3 HgCdTe紅外探測器數(shù)值仿真計算進展(365)
9.4 熱敏探測器件的熱力學有限元仿真分析簡介(368)
9.4.1 有限元法熱學分析引言(368)
9.4.2 熱敏電阻紅外探測器的熱學仿真實例(369)
9.5 結(jié)論(372)
參考文獻(373)