第41卷第4期激光与红外Vo.l41,No.42011年4月LASER&INFRAREDApri,l2011文章编号:1001-5078(2011)04-0365-06#综述与评论#国外红外光电探测器发展动态刘武1,叶振华2(1.北京系统工程研究所,北京100080;2.中科院上海技术物理研究所,上海200083)摘要:主要综述三代红外光电探测器的材料体系与研究现状,以及分析红外光电探测器的未来发展趋势。首先,简述红外光电探测器及其三个发展阶段。然后,论述适于三代红外光电探测器发展的碲镉汞(HgCdTe)、量子阱光探测(QWIPs,quantum-wellphotodetectors)、二类应变超晶格(SLS,type-Òstrained-layersuperlattices)和量子点红外光探测(QDIPs,quantumdotIRphotodetectors)四个材料体系,以及介绍它们在三代红外光电探测器方面的研究进展。最后,分析未来红外光电探测器的材料选择及发展趋势。关键词:三代;红外;光电探测器;双色/多色中图分类号:TN215文献标识码:AStatusandtrendsofforeigninfraredphotodetectorsLIUWu,YEZhen-hua(1.BeijingInstituteofsystemEngineering,Beijing100080,China;2.ShanghaiInstituteofTechnicalPhysics,CAS,Shanghai200083,China)Abstract:Thispapersummarizesmaterialsystemandstatusofthird-generationInfraredphotodetectorarrays,andthenanalyzesthetrendofinfraredphotodetectors.Firstly,infraredphotodetectoranditsthreemainstagesareintroducedbriefly.Itisfollowedbydiscussionsthematerialsystemandtheirprogressofthird-generationinfraredphotodetectorarrayswithHgCdTephotodiodes,quantum-wellphotoconductors,type-Òstrained-layersuperlatticesandquantumdotIRphotodetectors.Thispaperalsopresentsthenewmaterialchoicesandthetrendsofthird-generationInfraredphoto-detectorarrays.Keywords:third-generation;infrared;photodetector;two-color/mult-icolor1引言红外探测成像具有作用距离远、抗干扰性好、穿透烟尘雾霾能力强、可全天候、全天时工作等优点,在军用和民用领域都得到了极为广泛的应用[1-2]。按照探测过程的物理机理,红外探测器可分为两类,即热探测器和光电探测器[3]。光电探测器的工作原理是目标红外辐射的光子流与探测器材料相互作用,并在灵敏区域产生内光电效应。因具有灵敏度高、响应速度快的优点,光电探测器在预警、精确制导、火控和侦察等红外探测系统中得到广泛应用。红外焦平面阵列可探测目标的红外辐射,通过光电转换、电信号处理等手段,可将目标物体的温度分布图像转换成视频图像,是集光、机、电等尖端技术于一体的红外光电探测器[4-6]。目前许多国家,尤其是美国等西方军事发达国家,都花费大量的人力、物力和财力进行此方面的研究与开发,并获得了成功。红外光电探测器研究从第一代开始至今已有40余年历史,按照其特点可分为三代[1-2]。第一代(1970s~1980s)主要是以单元、多元器件进行光机串/并扫描成像,以及以4@288为代表的时间延迟作者简介:刘武(1963-),男,高级工程师,现主要从事先进技术论证分析工作。收稿日期:2011-03-02积分(TDI,timedelayintegration)类扫描型(scanning)红外焦平面列阵。单元、多元探测器扫描成像需要复杂笨重的二维、一维扫描系统结构,且灵敏度低。第二代红外光电探测器是小、中规格的凝视型(staring)红外焦平面列阵。M@N凝视型红外焦平面探测元数从1元、N元变成M@N元,灵敏度也分别从1与N1/2增长(M@N)1/2倍和M1/2。而且,大规模凝视焦平面阵列,不再需要光机扫描,大大简化整机系统。目前,正在发展第三代红外光电探测器。探测器具有大面阵、小型化、低成本、双色(two-color)与多色(mult-icolor)、智能型系统级灵巧芯片等特点,并集成有高性能数字信号处理功能,可实现单片多波段融合高分辨率探测与识别[1-2,7-9]。因此,本文将重点综述三代红外光电探测器的材料体系及其研究现状,并分析未来红外光电探测器的材料选择及发展趋势。2三代探测器的材料体系与发展现状红外光电探测器的材料很多,但真正适于发展三代红外光电探测器,即响应波段灵活可调的双色与多色红外焦平面列阵器件的材料则很少。目前,主要有传统的HgCdTe和QWIPs,以及新型的二类SLs和QDIPs,共四个材料...
