小光敏面积的碲镉汞长波红外探测器光电耦合的尺寸效应

随着航天航空领域对高性能红外探测器要求的提高，采用小光敏面积、多元的探测器芯片是提高红外系统探测能力的重要技术方向之一。当器件的尺寸和长波红外光子的波长相近或在一个数量级之内时，器件的响应率、响应光谱的线性度和均匀性将和常规的较大光敏面积的器件有着较大的甚至是本质的差别。本课题拟从长波红外光子的波动性出发，采用时域有限差分法，对表面具有不同复折射率材料的小尺寸器件响应率和响应光谱进行仿真计算，得到一定器件结构下的碲镉汞长波红外探测器的光电耦合效率，进而研究光电响应的尺寸效应；并和实际器件工艺相结合，通过模拟结果和表征分析，揭示光场分布对光生载流子输运的影响，弄清衬底与小尺寸光敏元吸收过程的关系，解决目前此类器件中普遍存在的响应光谱谱型的非线性问题，提高器件响应率和响应的均匀性，为下一代超光谱红外探测系统的研制打下良好的红外物理基础。

随着航天航空领域对高性能红外探测器要求的提高，采用小光敏面积、多元的探测器芯片是提高红外系统探测能力的重要技术方向之一。当器件的尺寸和长波红外光子的波长相近或在一个数量级之内时，器件的响应率、响应光谱的线性度和均匀性将和常规的较大光敏面积的器件有着较大的甚至是本质的差别。本课题从长波红外光子的波动性出发，采用时域有限差分法，对表面具有不同复折射率材料的小尺寸器件响应率和响应光谱进行仿真计算，得到一定器件结构下的碲镉汞长波红外探测器的光电耦合效率，进而研究光电响应的尺寸效应；并和实际器件工艺相结合，通过模拟结果和表征分析，揭示光场分布对光生载流子输运的影响，弄清衬底与小尺寸光敏元吸收过程的关系，解决目前此类器件中普遍存在的响应光谱谱型的非线性问题，提高器件响应率和响应的均匀性，为下一代超光谱红外探测系统的研制打下良好的红外物理基础。课题所得成果已经被应用到风云二号(03)批红外探测器的设计和工艺流片中，并将被应用到风云系列的其它型号的红外探测器中，有力地促进了气象卫星数据的定量化应用水平。