外焦平面技术的方向发展。二、焦平面红外探测器应用现状
热探测器的应用早于光子探测器。热探测器包括热释电探测器、温差电偶探测器、电阻测辐射热计等。热探测器具有宽谱响应、室温工作的优点,但是它响应时间较慢、高频时探测率低,目前主要应用于民用领域。光子探测器是基于光电效应制备的探测器,通过配备致冷系统,具有高量子效率、高灵敏度、低噪声等效温差、快速响应等优点。在军事领域,光子探测器占据主导地位。常用的光子探测器有
f碲镉汞HgCdTe、I
GaAs、I
AsI
GaSbⅡ类超晶格、GaAsAlGaAs
量子阱等。近年来量子点红外光探测器也引起广泛关注,量子点红外
光探测器在理论上具有很多优点,但实际制备的量子点红外光探测器
与理论预测的还是有一定差距。常见红外探测器种类及其特点如下表
所示:
红外探测器种类
工作原理
优点
缺点
气动探测器热探温差电偶、温差电堆
测器
测辐射热计
热释电
受热膨胀温差电效应电阻温度特性热释电效应
简单轻便,成本无选择性低,光谱范围探测率较低宽,可室温工作响应速度较慢
机械特性差
ⅣⅥ化合物材料
禁带宽度窄介电常数大,结
光
本征型
基于带间跃迁吸收光电
ⅡⅥ化合
导效应
应用波长范围宽
物材料
技术比较成熟
电容大缺陷密度高成本较高
电
ⅢⅤ化合
导探
物材料
材料性能优良技术比较成熟需要合适衬底
测
重掺杂杂质能级跃迁,成本低,工艺简吸收系数低,需
器
非本征型主要应用于长波,响应单,可量产,易低温工作
波长范围宽
于调节响应波长量子效率较低
高迁移率半导体带内跃成本低,增益
量子效率低,需
自由载流子迁,载流子迁移率变化高,易制备较大
光
从而引起电导变化的二维面阵
低温工作
子
探测器
光伏探测器
PIN、Schottky、APD、MSM、
高灵敏度和响应光生载流子产生光电压率,噪声小,功薄膜材料生长要
求较高
RCE
耗低
需特殊的光耦合
波长大幅可调,
方式
半导体材料相间排列形技术比较成熟,量子阱中基态电
量量子阱探测器成具有量子局限效应的
子结
容易实现多色探子浓度受掺杂限
势阱,子带间跃迁
测
制
构探
量子效率不高
测器
维度很小的量子点内部电子受到局限,产生不较小暗电流,较量子点尺寸、密
量子点探测器
大增益,较高的度和均匀性的控
连续电子能级,子带间
跃迁
工作温度
制比较困难
f国外第四代空空导弹制导系统中,如美国的响尾蛇、英国阿斯拉姆、俄罗斯R73、法国米卡红外型、德国依尔伊斯特、以色列“r