感知“利”器:一种基于SOI量子点异质结的红外探测器

作者:亚博yabo888vip网页版登录发布时间:2022-06-25 00:25

本文摘要:红外观测对环境的适应性高于红外线,可在夜间及险恶环境下工作,且红外观测隐蔽性好,比雷达和激光观测更加安全性,对伪装成目标识别率更高,此外与雷达系统比起,红外系统具备体积小、轻巧、功耗低等优点,因此在军事上红外观测可应用于红外夜视、红外制导、红外侦察、红外报警等应用于;红外观测技术不仅在军事方面有很多应用于,通过对军事领域中的先进设备研究成果展开切换和工艺改良之后,红外探测器在民用领域中也有了普遍的应用于,红外观测可应用于身体健康监控、光通讯及三维目标辨识等领域,在气象预报、

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红外观测对环境的适应性高于红外线,可在夜间及险恶环境下工作,且红外观测隐蔽性好,比雷达和激光观测更加安全性,对伪装成目标识别率更高,此外与雷达系统比起,红外系统具备体积小、轻巧、功耗低等优点,因此在军事上红外观测可应用于红外夜视、红外制导、红外侦察、红外报警等应用于;红外观测技术不仅在军事方面有很多应用于,通过对军事领域中的先进设备研究成果展开切换和工艺改良之后,红外探测器在民用领域中也有了普遍的应用于,红外观测可应用于身体健康监控、光通讯及三维目标辨识等领域,在气象预报、矿产勘查、地貌监测、车辆轴温检测等方面也具有不能替代的起到。第一代红外探测器仅有是将红外电磁辐射转化成为电信号,而信号处理是在低温区域以外展开。第二代红外探测器通过与信号朗读电路(ROIC)的构建,不仅很大地减少了探测器元数目,且通过多路传输增加了电极引线数量,还可展开简单的信号处理。第三代红外探测器目前在国际上并没一个具体的定义,波兰Rogalski分析总结了当前对红外观测的发展市场需求,明确提出了第三代红外探测器包括的3部分内容,明确如下:1)高性能、高分辨率、具备多波段观测的加热器焦平面;2)中等性能或高性能的非加热器焦平面;3)低成本的非加热器焦平面。

以上3项内容为“或”的关系,只要符合了一条就能称作第三代红外观测技术。目前有所不同国家对第三代红外探测器的自由选择主要是出于自身的发展与应用于市场需求,对材料和器件技术展开有自由选择的发展,最后目的是为了构建高性能、低成本的红外探测器。Si基CMOS集成电路工艺是先进半导体技术的主体,但Si材料不受其禁带宽度容许,使得Si基光电探测器无法观测1100nm以上波长的光波,因此如何将红外观测构建到Si材料上是构建红外传感与Si基集成电路融合的前提。

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早期红外观测芯片是在Si基表面外延Ge或InGaAs等Ⅲ-Ⅴ族材料以拓宽该体系对光谱的吸取范围,但外延生长不仅减少了工艺的复杂性,还不可避免地会对Si衬底引进污染或掺入,且InGaAs红外探测器工作波段为0.9-1.7μm,仅限于近红外波段吸取,因此InGaAs不能作为大面阵单色器件材料。胶体量子点是一类出色的红外量子点材料,它主要有以下几个优点:1)具备出色的红外光捕捉能力并可以通过量子容许效应调节吸取波长;2)可通过溶液法展开制备,后用旋涂等低成本手段展开器件制作,更容易和其它材料构建;3)可通过调节其物理性能使其在常温下工作,不必须展开加热器,可以很大修改器件结构,降低成本。因此将胶体量子点与Si基衬底融合,未来将会制取出与现有集成电路相匹配的常温红外探测器。【引荐发明专利】《一种基于SOI量子点异质拢的红外探测器》【发明者内容】鉴于现有技术的缺点,本发明获取了一种基于SOI(绝缘体上硅材料)量子点异质拢的红外探测器制取方法,用作解决问题现有技术中Si基CMOS集成电路工艺简单、更容易对Si衬底导致污染且做成的红外探测器观测效率低等问题。

本发明SOI量子点异质拢的红外探测器结构示意图制取方法明确还包括:1)获取一种SOI衬底,SOI衬底还包括顶层硅、底层硅以及构成于顶层硅和底层硅之间的挖出氧层;2)光刻除去顶层硅的边缘区域;3)在顶层硅表面两侧沉积金属认识材料,然后经过热处理使金属认识材料与下方对应区域的顶层硅反应构成金属硅化物,分别作为源区认识层和漏区认识层;4)沉积覆盖面积源区认识层和漏区认识层的源区金属电极和漏区金属电极,同时在底层硅的表面沉积底栅金属电极;5)在顶层硅与源区认识层、漏区认识层的认识界面上展开离子注入与转录,构成P+区域和N+区域;6)在顶层硅表面构成量子点。本发明使用SOI作为衬底(即在顶层硅和底层硅衬底之间放入了一层挖出氧层),并融合量子点制取取得红外探测器,这种仅有介质隔离特点使Si基红外探测系统具备宿主效应小、抗干扰、速度快、功耗较低、集成度低、抗单粒子电离辐射能力强劲等诸多优点,且顶层硅高迁移率和SOI独有的栅压调控特征未来将会同时提升红外观测芯片的增益、号召度和观测亲率等品质因素。


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