第1章 緒論(1)
1.1 紅外輻射與紅外探測(cè)(1)
1.2 紅外探測(cè)器的發(fā)展歷程(5)
1.3 紅外探測(cè)技術(shù)的重要地位(7)
1.4 應(yīng)用需求激勵(lì)和關(guān)鍵技術(shù)突破促進(jìn)紅外成像探測(cè)器不斷發(fā)展(9)
參考文獻(xiàn)(10)
第2章 紅外光子探測(cè)器原理(12)
2.1 半導(dǎo)體的光吸收(12)
2.2 半導(dǎo)體中少數(shù)載流子壽命和擴(kuò)散長(zhǎng)度(16)
2.3 紅外探測(cè)器的特性參數(shù)(18)
2.3.1 響應(yīng)率(19)
2.3.2 噪聲(20)
2.3.3 噪聲等效功率(22)
2.3.4 探測(cè)率(22)
2.3.5 響應(yīng)時(shí)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(cè)器的噪聲機(jī)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(jī)電報(bào)信號(hào)噪聲(32)
2.5 光電導(dǎo)型紅外探測(cè)器理論(33)
2.5.1 半導(dǎo)體的光電導(dǎo)效應(yīng)(33)
2.5.2 光電導(dǎo)型探測(cè)器的性能(34)
2.5.3 實(shí)際使用條件(39)
2.5.4 雜質(zhì)光電導(dǎo)紅外探測(cè)器(40)
2.6 光生伏特型紅外探測(cè)器理論(42)
2.6.1 半導(dǎo)體的光生伏特效應(yīng)(42)
2.6.2 光生伏特型紅外探測(cè)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(fù)合機(jī)構(gòu)和少子壽命(52)
2.6.5 光伏紅外探測(cè)器的電流機(jī)構(gòu)和優(yōu)值因子(55)
2.6.6 光伏紅外探測(cè)器的實(shí)際使用條件(58)
2.7 紅外光子探測(cè)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(dǎo)和光生伏特探測(cè)器性能特點(diǎn)比較(62)
參考文獻(xiàn)(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(duì)比度要求(65)
3.1.2 單元探測(cè)器光學(xué)機(jī)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(jī)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(cè)器類(lèi)型(72)
3.2.3 焦平面陣列成像原理簡(jiǎn)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(hào)讀出(79)
3.4.1 電壓讀出和電流讀出(79)
3.4.2 交流信號(hào)讀出和直流信號(hào)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(dá)式的導(dǎo)出(104)
3.5.3 基于光子通量計(jì)數(shù)的NEΔT公式(107)
3.5.4 各種性能限制條件下的NEΔT表達(dá)式(109)
3.5.5 實(shí)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(shí)驗(yàn)室測(cè)量方法(115)
3.5.8 直觀的估計(jì)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(jiǎn)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(cè)器光敏面尺寸的好處(131)
3.6.6 減小探測(cè)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(guò)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(cè)器像元相關(guān)MTF的測(cè)量(140)
3.7 紅外焦平面陣列性能非均勻性問(wèn)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(duì)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(dāng)前商品紅外焦平面陣列非均勻性實(shí)際水平(152)
3.8 紅外焦平面陣列的響應(yīng)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(wèn)題(155)
參考文獻(xiàn)(157)
第4章 InSb紅外探測(cè)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(xué)與機(jī)械性質(zhì)(163)
4.1.2 InSb單晶的電學(xué)與光學(xué)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(cè)器(170)
4.2.1 InSb光伏探測(cè)器的制備技術(shù)(170)
4.2.2 InSb光伏探測(cè)器的電流機(jī)構(gòu)(172)
4.2.3 InSb光伏探測(cè)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(jì)(180)
4.3.3 臺(tái)面結(jié)構(gòu)和平面結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)(186)
4.4 InSb紅外焦平面陣列性能與應(yīng)用(186)
4.4.1 戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用InSb焦平面陣列(186)
4.4.2 空間和戰(zhàn)略應(yīng)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(shì)壘InSb焦平面陣列(193)
4.6.1 AlInSbInSb焦平面陣列(193)
4.6.2 AlAsSb/InAsSb勢(shì)壘二極管(194)
4.6.3 AlInSb�睮nSb光伏串(195)
參考文獻(xiàn)(196)
第5章 Hg1-xCdxTe紅外探測(cè)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(xué)性質(zhì)中的重要性表現(xiàn)(202)
5.2.2 Hg1-xCdxTe的光學(xué)性質(zhì)(205)
5.2.3 Hg1-xCdxTe基本電學(xué)性質(zhì)(207)
5.3 航天應(yīng)用Hg1-xCdxTe光電導(dǎo)探測(cè)器(210)
5.3.1 碲鎘汞光電導(dǎo)探測(cè)器的基本設(shè)計(jì)考慮的問(wèn)題(211)
5.3.2 Hg1-xCdxTe光電導(dǎo)探測(cè)器的響應(yīng)光譜形狀的深入理解和優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)(215)
5.3.3 航天Hg1-xCdxTe光電導(dǎo)探測(cè)器芯片照片和性能參數(shù)(219)
5.4 Hg1-xCdxTe光伏探測(cè)器(221)
5.4.1 Hg1-xCdxTe光伏探測(cè)器的制備技術(shù)(223)
5.4.2 關(guān)于Hg1-xCdxTe光伏探測(cè)器的結(jié)構(gòu)(234)
5.4.3 關(guān)于臺(tái)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(cè)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(cè)器(243)
5.8 碲鎘汞紅外焦平面探測(cè)器在航天中的應(yīng)用(245)
參考文獻(xiàn)(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(cè)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(cè)器(264)
6.2.2 阻擋雜質(zhì)帶光電導(dǎo)探測(cè)器原理(265)
6.2.3 焦平面陣列(268)
6.2.4 航天應(yīng)用低背景和高背景焦平面陣列簡(jiǎn)介(272)
6.2.5 焦平面陣列(275)
參考文獻(xiàn)(276)
第7章 量子阱和超晶格紅外探測(cè)器陣列(279)
7.1 QWIP光電探測(cè)器陣列(279)
7.1.1 GaAsAlGaAs量子阱光電探測(cè)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(jí)MWIR和LWIR QWIP FPA簡(jiǎn)介(293)
7.1.5 雙波段(中波/長(zhǎng)波)QWIP FPA(295)
7.1.6 QWIP FPA的航天應(yīng)用舉例(297)
7.2 InAs/GaSb Ⅱ類(lèi)超晶格探測(cè)器(298)
7.2.1 InAs/GaSb Ⅱ類(lèi)超晶格的能帶結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(298)
7.2.2 InAs/GaSb Ⅱ類(lèi)超晶格探測(cè)器(300)
7.2.3 InAs/GaSb Ⅱ類(lèi)超晶格探測(cè)器的暗電流(303)
7.2.4 InAs/GaSb Ⅱ類(lèi)超晶格焦平面陣列(306)
參考文獻(xiàn)(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(chē)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(cè)器組件的一般結(jié)構(gòu)(333)
8.3.2 軍用紅外探測(cè)器組件(337)
8.3.3 航天紅外探測(cè)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(xiàn)(351)
第9章 紅外探測(cè)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(cè)器數(shù)值仿真計(jì)算進(jìn)展(365)
9.4 熱敏探測(cè)器件的熱力學(xué)有限元仿真分析簡(jiǎn)介(368)
9.4.1 有限元法熱學(xué)分析引言(368)
9.4.2 熱敏電阻紅外探測(cè)器的熱學(xué)仿真實(shí)例(369)
9.5 結(jié)論(372)
參考文獻(xiàn)(373)