用分子束外延方法在4'硅衬底上生长HgCdTe并制造高性能大规格中波红外焦平面列阵

摘要

美国Raytheon公司已能用分子束外延方法在4"硅晶片上生长HgCdTe中波红外双层异质结(MWIRDLHJ),并能用这些晶片制造高性能器件.测试数据表明,用分子束外延晶片制造的截止波长范围为4μm～7μm的探测器的性能堪与用液相外延方法生长的材料的趋势线性能匹敌.两者的光谱特性相似,但前者的量子效率略低,这归因于所使用的硅衬底.在R0A参数方面,HgCdTe/Si器件比用液相外延方法生长的探测器更接近理论辐射限.通过一个简单的模型,已知材料中的缺陷密度关系到器件的性能.同液相处延材料相比,分子束外延材料的1/f噪声略有增加,但测得的噪声电平还不足以明显降低焦平面列阵的性能.Raytheon公司除了用分子束外延材料制造分立的探测器之外,还用这种材料制造了两种规格的焦平面列阵.制造出来的128×128元焦平面列阵的中波红外灵敏度与用成熟的InSb工艺制造的焦平面列阵相似,而像元的可操作率已超过99%.用分子束外延材料制造的640×480元焦平面列阵则显示出更高的灵敏度和可操作率.