紅外焦平面陣列技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(編輯修改稿)
2025-07-13 18:06 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 的性能是非常好的，列工作溫度77～88K，量子效率 70％～75％，NETD為13mk，雙波段工作陣列量子效率為60%；GaAlAs/GaAs量子阱紅外焦平面陣列發(fā)展到了今天的640480元 特大陣列，工作溫度已接近或達(dá)到77K，截止波長長達(dá)14μm～16μm，如噴氣式推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的640480元GaAs/AlxGa1xAs陣列，工 作溫度70K，NEΔT為43mk，％，已報導(dǎo)了8～9μm和14～15μm雙色640486元陣列攝像機(jī)，這種陣列的工作溫 度仍需提高到77K以上方可在系統(tǒng)應(yīng)用方面獲得大量應(yīng)用的能力；非致冷的紅外焦平面陣列技術(shù)是長波紅外焦平面陣列技術(shù)發(fā)展的重要方向之一，近幾年在技術(shù)上 取得了突破，投入批量生產(chǎn)，正在加緊推廣應(yīng)用。主要材料有VOx、Ti金屬、硅、多晶硅、非晶硅、熱釋電和熱釋電－鐵電材料幾種，有熱敏電阻微測輻射熱計(jì) 和薄膜熱釋電與熱電堆幾種陣列，目前已進(jìn)入系統(tǒng)應(yīng)用的陣列為320240元陣列，～（即10mk～5mk），洛克希德馬丁等公司已研制出640480元的最大陣列。薩爾洛夫公司采用Si3N4作絕緣層的陣列設(shè)計(jì)， 高密度小像元尺寸 大型或特大型高密度集成，特別是如100萬和100萬元以上探測器元集成焦平面陣列要求高精度的超大規(guī)模集成電路加工技術(shù)（如亞微米）和微機(jī)械加工技術(shù)，焦平面陣列技術(shù)的發(fā)展很大程度上取決于超大規(guī)模集成電路的進(jìn)展。DRAM每個單元僅要求一個晶體管，而紅外焦平面陣列讀出電路則需三個或更多的晶體管，而且其中有一個必須是低噪聲模擬的，預(yù)生產(chǎn)設(shè)計(jì)規(guī) ，在這樣先進(jìn)加工條件下，焦平面陣列多路傳輸器和探測器元尺寸都可進(jìn)一步縮小，陣列元數(shù)集成度更高，圖1是焦平面陣列技術(shù)發(fā)展與微細(xì)加 工技術(shù)的發(fā)展趨勢關(guān)系。目前的紅外焦平面陣列由于采用亞微米加工技術(shù)，像元尺寸大為縮小，實(shí)現(xiàn)了小像元高密度的紅外焦平面集成的進(jìn)一步發(fā)展。由于微細(xì)加工 技術(shù)的發(fā)展，PtSi陣列的像元尺寸已小達(dá)2020μm2和1717μm2，如柯達(dá)KIR－390019681968元陣列和日本三菱 10401040元陣列，HgCdTe陣列已小達(dá)1818μm，如洛克威爾科學(xué)中心的HAWAⅡ220482048元陣列，洛克希德馬丁紅外攝像公司的640480元非致冷紅外焦平面陣列的像元尺寸縮小為2828μm2，雷聲和噴氣式推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的8～9μm和14～15μm波段工作的雙色GaAlAs/GaAs量子阱陣列像元尺寸小達(dá)25～25μm。 多色工作 隨著紅外焦平面陣列制作技術(shù)的迅速進(jìn)展，由于許多實(shí)際應(yīng)用的需要，近期在雙色或多色紅外焦平面陣列技術(shù)發(fā)展方面取得了顯著的進(jìn)展，如美國加州理工學(xué)院噴氣式推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室空間微電子中 心、雷聲先進(jìn)紅外中心和空軍研究實(shí)驗(yàn)室最近研制出的8～9μm和14～15μm的雙色640486元GaAs/AlGaAs量子阱紅外焦平面陣列及其攝 像機(jī)，雷聲、美國陸軍研究NASA256元 GaAs/GaAlAs量子阱紅外焦平面陣列，這些機(jī)構(gòu)都是在加緊發(fā)展這種二色和多色焦平面陣列,都是在原來單色焦平面陣列取得極大進(jìn)展的基礎(chǔ)上迅速地研制出了這種雙色陣列。但這種技術(shù)目前的工作溫度尚不到77K，同時探測器像元要求二種工作電壓，長波敏感區(qū)需極高的偏壓（＞8V）實(shí)現(xiàn)長波紅外探測，雖然電壓可調(diào)，但不能同時提供二個波段的數(shù)據(jù)。2未來的發(fā)展趨勢 上面已敘述了進(jìn)入二十一世紀(jì)以來紅外焦平面技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢，2010年時的紅外焦平面陣列技術(shù)發(fā)展將是人們十分關(guān)注的課題，那么2010年時紅外焦平面陣列技術(shù)的發(fā)展將是什么結(jié)果呢？目前先進(jìn)的紅外焦平面陣列技術(shù)正處在從第二代向第三代更為先進(jìn)的陣列技術(shù)發(fā)展的轉(zhuǎn)變時期。各有關(guān)公司廠家著眼于2010年市場需求，正在加緊確定第三代紅外焦平面陣列技術(shù)的概念
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