红外探测器材料

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1、红外探测器材料——电子材料导论课堂展示材料学院引言在现代战争所用电子装备中，红外热成像技术对提高夜视、防空和侦察能起着十分重要的作用。20世纪70年代末期和80年代初研制的第一代HgCdTe光导通用组件在军事电子装备中得到了广泛应用，目前正面临着进一步提高性能和降低成本的要求。为满足夜视、火控、侦察、监视、精确制导和光电对抗等军事应用，需要发展高密度的第二代焦平面探测器和第三代大规格、多色、非制冷的焦平面探测器，这对红外探测器及其材料提出了新的更高的要求，必须提高原有探测器材料的性能，并开发新型的材料。材料学院红外探测器的发展历程•进入2

2、0世纪90年代以后，采用MBE技术实现了材料的能带工程构造技术，该技术在Ⅲ-Ⅴ族半导体材料的能带构造技术方面进展迅速，并取得了重要进展。材料能带工程的进展在红外领域引发了2次新材料热潮.•第1次是在1990～2000年期间，出现了以AlGaAs/GaAs为代表的第一类超晶格红外探测器材料及其相应的红外探测器，也即：量子阱红外探测器；•第2次是在2000～2010年左右，即为众所周知的第二类超晶格材料热，应运而生的是以GaSb/InAs为代表的第二类超晶格材料和相应的二类超晶格红外探测器。材料学院•纵观红外探测器材料与器件发展的历程，红外领

3、域中最重要、最有意义的发明仍然是20世纪50年代末HgCdTe的发明，至今为止，大多数实用红外光电探测器材料的优质与HgCdTe相比，均有几个数量级的差距。HgCdTe从发明至今，一直是第一代、第二代、第三代高性能红外探测器的最佳选择。p-on-n型HgCdTe红外探测器优异的高灵敏度和高温特性，能在红外短波、中波和长波3个波段上全面足未来红外系统对高性能红外探测器的需求。目前，国外主要发展的红外探测器材料有1.碲镉汞红外探测器材料2.量子阱红外探测器材料3.非制冷型红外探测器材料材料学院无线红外幕帘红外火焰探测器探测器光电传感器无线红外

4、烟雾探测器光导探测器光子型碲镉汞红外探测组件材料学院红外探测器从探测机理上可以分为两大类：1.光子探测器：利用光电效应制成的辐射探测器。探测器中的电子直接吸收光子的能量，使运动状态发生变化而产生电信号，常用于探测红外辐射和可见光。2.热探测器：用探测元件吸收入射辐射而产生热造成温升，并借助各种物理效应把温升转换成电量的原理而制成的器件HgCdTe探测器是光子探测器材料学院碲镉汞红外探测器材料碲镉汞红外探测器的特点n-on-p型与p-on-n型HgCdTe红外探测器碲镉汞红外探测器的应用材料学院1.HgCdTe红外探测器的特点碲镉汞（

5、HgCdTe）是直接带隙半导体，具有量子效率高、响1-xx应速度快等特点在制备过程中适当地控制组分的x值，就可使其带隙在0~1.45eV间变化，使它的光电响应覆盖1～3μm、3～5μm、8～12μm三个红外“大气窗口”以及18μm以上长波红外波段。具有中波红外、长波红外和超长波红外的波长灵活性和多色能力。碲镉汞的有效质量小、电子迁移率高，能够达到80%左右的极高量子效率。是红外探测器中应用最广泛、最重要的材料。碲镉汞中外探测器hgcdie红外探测器-碲镉汞材料学院碲镉汞红外探测器材料碲镉汞红外探测器的特点n-on-p与p-on-n模式

6、HgCdTe红外探测器碲镉汞红外探测器的应用材料学院2.n-on-p与p-on-n模式HgCdTe红外探测器易于形成规模生产n-on-p型HgCdTe制造工艺的简洁性p-on-n型HgCdTe超高的探测灵敏度比较n-on-p和p-on-n这两种模式HgCdTe探测器，得出了基本的结论：1.在3～5μm红外中波波段，n-on-p型HgCdTe探测器与p-on-nHgCdTe探测器相比，有一个数量级的差距；2.在8～12μm红外长波波段，n-on-p型HgCdTe探测器与p-on-nHgCdTe探测器之间的差距逐渐拉大至接近2个数量级。材料

7、学院图中对n-on-pHgCdTe探测器的器件优质做了归一化处理，即：在图1中n-on-pHgCdTe探测器的器件优质的器件优质为1。相应的中波p-on-nHgCdTe探测器的器件优质为10，有1个数量级的增幅；长波p-on-nHgCdTe探测器的器件优质随波长的增加逐步图一：Sofradirn-on-pHgCdTe探测器与p-增加为100，增加幅on-nHgCdTe探测器器件优质比较示意图，探度为2个数量级。测器截止波长为4.5～12μm材料学院碲镉汞红外探测器材料碲镉汞红外探测器的特点n-on-p与p-on-n模式HgCdTe红外

8、探测器碲镉汞红外探测器的优缺点及应用材料学院3.碲镉汞探测器的优缺点及应用3.1碲镉汞红外探测器优势及应用碲镉汞载流子浓度低还可用于太空领域，如空间卫星电，常数小等有利于探测器少数载流子寿命